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¿Te imaginas una forma de producir hidrógeno que no solo sea eficiente, sino también sostenible? Un equipo de investigación de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) ha desarrollado un sistema revolucionario de hoja artificial modular que podría cambiar las reglas del juego en la producción de hidrógeno. Este avance promete no solo altos niveles de eficiencia, sino también estabilidad a largo plazo, un paso importante hacia la tan anhelada neutralidad de carbono.
Características del sistema de hoja artificial
Dirigidos por los profesores Jae Sung Lee, Sang Il Seok y Ji-Wook Jang de la Escuela de Ingeniería Energética y Química, este nuevo sistema imita a la perfección el funcionamiento de las hojas naturales. ¿La clave? Produce hidrógeno usando únicamente la energía solar y agua, eliminando la necesidad de fuentes de energía externas y la emisión de dióxido de carbono. ¡Así es, un método limpio para generar energía! Este avance ha sido documentado en la prestigiosa revista Nature Communications.
A diferencia de los sistemas convencionales de conversión fotovoltaica-electroquímica (PV-EC), que primero generan electricidad y luego producen hidrógeno, este enfoque directo de conversión solar-química reduce las pérdidas eléctricas y minimiza el espacio necesario para su instalación. Sin embargo, no todo ha sido fácil: desafíos como la baja eficiencia y la durabilidad han limitado su implementación comercial en el pasado.
Innovaciones en el diseño y eficiencia
Para superar estos obstáculos, el equipo de investigación creó fotoelectrodos de alto rendimiento de 1 cm² basados en perovskita. Estos incluyen una capa absorbente de triyoduro de plomo de formamidinio dopada con cloro (Cl:FAPbI₃) y capas de transporte de electrones de óxido de estaño (Cl:SnO₂) que son insensibles a la luz ultravioleta. Al ensamblar los fotoelectrodos en un arreglo de 4×4, lograron crear un sistema modular escalable capaz de generar hidrógeno de manera estable solo con la luz solar.
El resultado fue impresionante: el módulo completo alcanzó una eficiencia de conversión solar a hidrógeno del 11.2% bajo iluminación solar, superando el umbral del 10%, considerado fundamental para la viabilidad comercial. El equipo atribuye esta notable eficiencia y estabilidad a la combinación estratégica de la perovskita dopada con cloro, la capa de transporte de electrones resistente a la luz UV y los catalizadores de níquel, hierro y cobalto (NiFeCo).
Perspectivas y futuro del hidrógeno verde
Para asegurar la durabilidad del sistema, se aplicaron técnicas especializadas de encapsulación con láminas de níquel y resina, permitiendo que el dispositivo funcionara de manera continua durante 140 horas, manteniendo el 99% de su rendimiento inicial. El profesor Jae Sung Lee subrayó la relevancia de este logro: «Este avance va más allá de las demostraciones a escala de laboratorio al alcanzar una eficiencia a nivel de módulo que supera el 10%, un hito crucial hacia su aplicación en el mundo real». Además, añadió que «la escalabilidad de la hoja artificial en paneles más grandes, similares a los módulos fotovoltaicos, representa un paso decisivo hacia su implementación comercial».
Este desarrollo no solo promete impulsar la producción de hidrógeno verde, sino que también podría ser un aliado importante en la lucha contra el cambio climático, ofreciendo una alternativa sostenible en el panorama energético global. ¿Estamos ante el futuro de la energía limpia?
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