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Idean una forma más barata y limpia de producir el combustible del futuro

Agua y unas nano-estructuras de óxido de hierro es todo lo que se necesita para producir burbujas de hidrógeno bajo la luz del sol. Ahora, unos científicos de la EPFL, la Escuela Politécnica de Laussana (Suiza) acaban de descubrir la mejor fórmula para lograr obtener este combustible de una forma eficiente y económica.

En la búsqueda para producir energía renovable y limpia, las células fotoelectroquímicas (PEC) constituyen una especie de Santo Grial. Son dispositivos capaces de dividir moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno en una sola operación gracias a la radiación solar. «De hecho, ya hemos descubierto este precioso cáliz, dice Michael Grätzel, director del laboratorio de fotónica e interfaces (LPI) de la EPFL y el inventor de las células fotoelectroquímicos sensibilizadas con colorante. Hoy hemos acabado de alcanzar un hito importante en un camino que nos llevará hacia aplicaciones industriales rentables».

Esta semana, Nature Materials ha publicado este artículo, pionero, sobre el tema. En él, los investigadores de la EPFL, en colaboración con el instituto Avner Rotschild del Technion (Israel), han logrado caracterizar con precisión las nanoestructuras de óxido de hierro que hay que utilizar con el fin de producir hidrógeno con el menor coste posible. «El punto clave de nuestro enfoque es el uso de un material excepcionalmente abundante, estable y barato: el óxido», añade Scott C. Warren, primer autor del artículo.

A finales del año pasado, Kevin Sivula, uno de los colaboradores del LPI, presentó un prototipo de electrodo basado en el mismo principio. Su eficacia era tal que las burbujas de gas surgieron tan pronto como fue situado bajo un estímulo luminoso. El potencial de estos electrodos baratos quedó demostrado, aunque todavía hay margen de mejora.

Mediante el uso de técnicas de microscopía electrónica de transmisión (TEM), los investigadores fueron capaces de caracterizar con precisión el movimiento de los electrones a través de las nanoestructuras con forma de coliflor que forman las partículas de óxido de hierro. «Estas medidas han ayudado a entender la razón por la cual tenemos diferencias de rendimiento en función del proceso de fabricación de electrodos», afirma Grätzel.

Mediante la comparación de varios electrodos, cuyo método de fabricación está dominado, los científicos fueron capaces de identificar la estructura «campeona». Un prototipo de 10×10 cm se ha producido y su efectividad concuerda con las expectativas. El siguiente paso será el desarrollo del proceso industrial para su fabricación a gran escala. Esta última parte del proceso podría ser apoyada con financiación europea y del gobierno federal suizo.

El objetivo a largo plazo no es otro que producir hidrógeno -el combustible del futuro- de una forma respetuosa con el medio ambiente y especialmente competitiva. Para Grätzel, «los métodos actuales, en el que una célula fotovoltaica convencional está acoplada a un electrolizador para la producción de hidrógeno cuesta unos 15? por kilo como mínimo. Nuestro objetivo es llegar a un coste de 5? por kilo».