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Hojas artificiales: ¿Cómo hacer hidrógeno con luz solar y óxidos metálicos?
A medida que la dependencia mundial de los combustibles fósiles tradicionales disminuye gradualmente, la búsqueda de energía renovable se ha convertido en el foco actual. La tecnología de síntesis de hidrógeno utilizando energía solar y óxidos metálicos muestra un gran potencial y se espera que se convierta en el núcleo de la revolución de la energía verde. Se espera que esta tecnología satisfaga las necesidades energéticas futuras de una manera respetuosa con el medio ambiente.
"Los combustibles solares pueden producirse cuando brilla el sol y almacenarse y transportarse cuando sea necesario".
En el futuro, a medida que madure la tecnología del hidrógeno y otros combustibles solares, sus ventajas en el transporte y el almacenamiento serán cada vez más evidentes. Por ejemplo, el amoníaco tiene una densidad energética 1,3 veces mayor que la del hidrógeno líquido, mientras que la hidracina es casi el doble, lo que hace que estos combustibles sean opciones más atractivas.
Producción fotoelectroquímica de hidrógeno
El proceso fotoelectroquímico utiliza células solares específicas para electrolizar el agua. En este proceso, la luz solar se convierte en corriente eléctrica a través de electrodos sensibles a la luz, y luego esta corriente eléctrica se utiliza para descomponer el agua y producir hidrógeno y oxígeno. Aunque los materiales que se obtienen actualmente aún no son lo suficientemente buenos para aplicaciones comerciales, los científicos continúan explorando formas de mejorar el proceso.
"La construcción sencilla podría significar menores costos y una mejor eficiencia en la conversión de energía".
Además, se está estudiando ampliamente la tecnología de las "hojas artificiales" en los procesos fotoquímicos, que combina catalizadores de óxido metálico y células solares semiconductoras para generar hidrógeno directamente a partir de la luz solar. Este enfoque abriría nuevas posibilidades para la producción de hidrógeno.
Aplicación de la fotobiología en la producción de hidrógeno
El método fotobiológico utiliza microorganismos fotosintéticos como algas verdes y cianobacterias para producir hidrógeno en condiciones específicas. Por ejemplo, cuando se cultivan algas verdes en un entorno deficiente en azufre, es posible producir hidrógeno sin oxígeno. La viabilidad de este proceso continúa atrayendo a los científicos para realizar investigaciones en profundidad.
"Si podemos superar con éxito el problema de inhibición del oxígeno en la producción de hidrógeno, será un gran avance".
Mientras buscan aumentar la producción de hidrógeno, los científicos también están investigando cómo utilizar técnicas de biología sintética para optimizar el proceso y hacerlo sostenible para la producción industrial.
Proceso termoquímico solar
El proceso termoquímico solar utiliza directamente la energía térmica de la luz solar para descomponer el agua. En este proceso, la energía solar se dirige a un reactor de alta temperatura mediante un haz concentrado. Las tecnologías más prometedoras incluyen un ciclo de óxido de cerio de dos pasos, que lleva a cabo la reacción a una temperatura alta de 1400 °C, y un ciclo mixto de cloruro de cobre, que tiene lugar a una temperatura más baja de 500 °C.
"Aunque la tecnología todavía está en fase experimental, los métodos termoquímicos solares podrían proporcionar una solución viable para la producción de hidrógeno en el futuro".
Además, combinarlo con el proceso tradicional de reforma de combustibles fósiles de gasificación de metano con energía solar ayudará a mejorar la eficiencia de esta tecnología.
Tecnología para reducir el dióxido de carbono
Además de la producción de hidrógeno, los investigadores también están explorando cómo convertir el dióxido de carbono (CO2) en monóxido de carbono (CO) y otros compuestos. Este proceso implica el uso de fotocatalizadores adecuados y puede lograrse en un entorno impulsado por energía solar.
"La combinación de células fotovoltaicas y sistemas electroquímicos puede lograr una conversión eficiente del dióxido de carbono".
Esta tecnología no sólo ayuda a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, sino que también proporciona materias primas para la producción de combustibles renovables.
Perspectivas de futuro
Con los continuos avances y desarrollos de la tecnología, se espera que el hidrógeno y otros combustibles solares se conviertan en una parte importante del sistema energético global en el futuro. Muchos expertos predicen que surgirá una nueva economía del amoníaco en los mercados energéticos del futuro, destacando el potencial del amoníaco verde para su uso en transportes como los barcos de gran tamaño.
¿Cómo afectará el uso de la energía solar y el cambio en las fuentes de energía a nuestra vida diaria?"Si se logra mejorar aún más el almacenamiento y el transporte del hidrógeno, es posible que en el futuro ya no dependamos de los combustibles fósiles".
