Carburo de silicio cúbico nanoporoso, un material para un futuro sostenible. Una línea de obtención de energía renovable es la que supone el gas hidrógeno obtenido del agua, con energía solar. En esta dirección, investigadores de la Universidad de Linköping, han desarrollado este material con unas características especialmente aplicadas a la sostenibilidad. Permite retener energía solar y dividir el agua para producir hidrógeno.

El profesor Jianwu Sun, ha dirigido el estudio, el cual, ha sido publicado en ACS Nano. Como indica Sun, la situación energética y medioambiental actual, representa un desafío. Es necesario desarrollar sistemas de energía sostenible que nos permitan hacer frente a cuestiones como la emisión de dióxido de carbono o el cambio climático.

Hidrógeno, una energía para el futuro

El hidrógeno ofrece una gran capacidad energética. La densidad energética que posee el hidrógeno es tres veces superior a la de la gasolina. Una gran ventaja es que, actualmente, el mercado automovilístico ya ofrece vehículos que pueden funcionar con hidrógeno. Desde el punto de vista energético, el hidrógeno puede producir electricidad a través de una pila de combustible.

La investigación abre nuevas posibilidades al hidrógeno como energía sostenible. Cuando se obtiene energía del hidrógeno, la única repercusión que tiene es la producción de agua pura. En cambio, a la hora de obtener el hidrógeno, se produce dióxido de carbono. Durante la obtención de hidrógeno, se emplean combustibles fósiles, llegando a producir de entre 9 a 12 toneladas de dióxido de carbono por cada una de hidrógeno.

En la obtención del hidrógeno, se produce dióxido de carbono

El estudio ofrece un nuevo enfoque. En concreto, los investigadores trabajan con  una línea definida, obtener hidrógeno a través de la división de las moléculas de agua y utilizando para ello la energía solar. Esto permite producir gas hidrógeno con energías renovables que evitan la emisión de dióxido de carbono. Además, el material diseñado, permite transformar energía solar en combustible y almacenarlo.

Las posibilidades del hidrógeno como energía, ofrece grandes expectativas. Sun señala que las células solares convencionales, producen energía mientras reciben luz, la cual, debe utilizarse o almacenarse inmediatamente. Al respecto del hidrógeno, indica que, es una energía con grandes posibilidades que puede ser almacenada y transportada posteriormente, de igual forma que se hace con los combustibles fósiles.

La energía del hidrógeno tiene grandes posibilidades, puede ser almacenada y transportada

La necesidad de encontrar un material con características adecuadas

Utilizar la luz solar fue un reto durante la investigación. Para conseguir que la energía solar divida el agua y produzca hidrógeno, es necesario contar con los materiales adecuados. Esto supone que tenga las características correctas para la reacción durante la cual, el agua se divide en hidrógeno y oxígeno. Este proceso de división es conocido como fotoelectrólisis.

La necesidad de un material adecuado es consecuencia del uso de energía solar. La energía con origen solar que puede ser utilizada en la fotoelectrólisis, es, fundamentalmente, radiación ultravioleta y luz visible. Estas circunstancias llevan a la necesidad de disponer de un material que pueda absorber este tipo de radiación. Al absorber la energía, se puede dar lugar a cargas que tengan energía suficiente para dividir las moléculas del agua.

En la investigación, fue necesario hallar un material capaz de absorber luz ultravioleta y luz solar

Una experimentación continua para hallar el material adecuado. En base a los materiales con los que se ha trabajado en el estudio, en su mayoría son ineficaces(el dióxido de titanio, TiO2, por ejemplo, absorbe sólo la luz solar ultravioleta). Esto es debido a su forma para utilizar la energía solar visible o al carecer de las propiedades necesarias para la división del agua en hidrógeno.

Carburo de silicio cúbico, un material óptimo

Carburo de silicio cúbico, la solución a la necesidad de un material adecuado. El equipo de investigación, ha trabajado con carburo de silicio cúbico (3C-SiC). Se ha logrado desarrollar un forma de carburo de silicio cúbico con multitud de poros especialmente reducidos. En este material, se han apreciado propiedades con gran capacidad. Estas propiedades indican que puede ser utilizado en la producción de gas, del agua, empleando luz solar.

Un material con capacidad para recolectar rayos ultravioleta y luz visible. El estudio concluye que este material es eficiente en la recolección tanto de rayos ultravioleta como de gran parte de la luz solar visible. Otro aspecto destacable de este material es su estructura. Es esta parte la que promueve la diferenciación de cargas que poseen la energía precisada, a la vez que los pequeños poros otorgan una superficie activa.

El carburo de silicio cúbico es capaz de recolectar tanto rayos ultravioleta como luz solar visible

Una mayor eficiencia en el proceso de división del agua. La idoneidad de este material se desprende que, observando todas sus características, su estructura, además, incrementa la transferencia de carga y el número de sitios de reacción. Según indica Sun, el silicio cúbico nanoporoso ofrece una mayor eficiencia de carga que el silicio plano. De esta forma, la división del hidrógeno resulta de una forma más óptima.

Conclusión

El hidrógeno está llamado a ser una de las claves energéticas para el futuro. Actualmente, a la luz de las ventajas y numerosas empresas apuestan por desarrollar vehículos que funcionen con hidrógeno. Como vemos, los investigadores trabajan para hacer que el proceso de obtención de hidrógeno sea cada vez más sostenible, hasta obtener un proceso libre de emisiones de carbono.

En Blue Gold creemos en el hidrógeno como futura energía impulsora del transporte. Del compromiso de sociedad y empresas del sector privado, nace una estructura que nos permite hacer del hidrógeno una fuente energética con mucho futuro. Por ello, creemos que noticias como la que hemos compartido con vosotros es una nota muy positiva en pos de la sostenibilidad.

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