Los nanomateriales pueden generar hidrógeno a partir del agua

El hidrógeno es prometedor como una forma barata de energía limpia, pero encontrar una forma eficiente y asequible de producir el combustible a partir del agua -una técnica conocida como separación de agua- sigue siendo un reto científico clave.

Un investigador de la Universidad de Houston está trabajando con un colega en Taiwán para utilizar nanocáscaras huecas de oro-plata para aumentar la eficiencia de los fotocatalizadores, donde los materiales nanocompuestos combinados generan hidrógeno a partir de agua, alimentada sólo por la luz solar.

Randall Lee, Catedrático de Química de la Universidad Distinguida Cullen y decano asociado para la investigación en la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas de la Universidad de Houston, dice que las nanocáscaras permiten que el sistema de fotocatalizador compuesto absorba un espectro más amplio de luz disponible, mejorando la capacidad del fotocatalizador para separar el hidrógeno del agua, dejando sólo el oxígeno como subproducto.

T. Randall Lee, Catedrático de Química de la Universidad Distinguida Cullen y decano asociado para la investigación en la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas de la UH, está trabajando con un colega en Taiwán para utilizar nanoconchas huecas de oro-plata para aumentar la eficiencia de los fotocatalizadores en la generación de hidrógeno a partir de agua, alimentada sólo por la luz solar.

Lee también está afiliado con el Texas Center for Superconductivity en UH. Su trabajo en el proyecto está financiado por una subvención de 150.000 dólares de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE.UU. y sigue varios años de participación en la Iniciativa de Nanociencia de la Fuerza Aérea de EE.UU. y Taiwán. Su colaborador, Tai-Chou Lee de la Universidad Nacional Central de la ciudad de Taoyuan, Taiwán, fue un ex investigador postdoctoral en su laboratorio de la UH.

El hidrógeno puede utilizarse en forma de pilas de combustible para alimentar motores eléctricos o quemarse en motores de combustión interna. Pero encontrar una forma práctica, económica y respetuosa con el medio ambiente de producir grandes cantidades de gas hidrógeno ha sido difícil.

La mayor parte del hidrógeno se produce hoy en día mediante el reformado de vapor de metano y la gasificación del carbón, métodos que carecen de portabilidad y aumentan la huella de carbono del combustible a pesar de que se quema de forma limpia. Ser capaz de producir hidrógeno de forma fiable y barata utilizando sólo agua y luz solar sería un gran avance.

El laboratorio de Lee se centra en nanopartículas, películas delgadas a nanoescala y recubrimientos y otros nanomateriales para las industrias de la energía y el cuidado de la salud, mientras que Tai-Chou Lee -los dos no están relacionados- trabaja en fotocatálisis, utilizando la luz para desencadenar un cambio químico.

Lee de UH dijo que unir los dos – utilizando nanoestructuras huecas de oro-plata modificadas en la superficie para aumentar la eficiencia del catalizador de Tai-Chou Lee – es una unión de investigación fundamental con una aplicación final.

Mientras que los fotocatalizadores tradicionales normalmente absorben la luz en los rangos visibles de longitud de onda ultravioleta y corta, la adición de las nanocáscaras permite que el sistema de catalizador haga un uso adicional de longitud de onda larga visible y de longitud de onda cercana al infrarrojo, aumentando su eficiencia general.

El año pasado, los investigadores publicaron los primeros resultados del trabajo; Lee dijo que la última subvención le permitirá mejorar la eficiencia de las nanocáscaras, que están hechas de una combinación de oro y plata pero recubiertas con un material dieléctrico que es crítico para lograr la producción abundante de hidrógeno.

«Si se puede utilizar la luz del sol para generar combustible a partir del agua, es una fuente de energía realmente limpia», dice Lee.

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