La importancia de la energía solar para nuestras vidas es indiscutible. El sol envía energía a la tierra de forma ininterrumpida. Si se la aprovecha de forma adecuada, es posible renunciar al uso de combustibles fósiles como el petróleo y el gas. El principal desafío en la transición a la energía solar tiene que ver con la disponibilidad fluctuante de radiación solar a lo largo del día y en el transcurso de las estaciones del año.
Un avance científico de relevancia fue registrado en el estudio de la hematita, una sustancia prometedora en el campo de la conversión de energía solar en hidrógeno mediante la división fotoelectroquímica del agua. El estudio, publicado en la revista Energy & Environmental Science, fue dirigido por el profesor Avner Rothschild y la doctoranda Yifat Pickner, ambos pertenecientes al Instituto de Tecnología de Haifa, Technion.
Debido a que la red eléctrica necesita corriente constante, el uso de energía solar está condicionado a la capacidad para almacenar esa energía de manera que permita disponer de ella cuando la radiación solar baja, en días nublados o por la noche. La forma actual de almacenar electricidad -baterías y acumuladores- no es aplicable al suministro de energía a barrios o ciudades enteras, ni se adapta a un almacenamiento a largo plazo.
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Yifat Pickner (izq.), Daniel Groa, Avner Rothschild y David Ellis, los científicos a cargo de la investigación.
(Technion)
Una posible solución, según describe el estudio, es convertir la energía solar en hidrógeno utilizando celdas fotovoltaicas. Estas celdas, similares a las de los paneles solares, en lugar de electricidad producen hidrógeno.
Por razones aún desconocidas, la eficiencia de la hematita en el proceso de división de la célula de agua no alcanza ni la mitad de lo que se supone a nivel teórico
Según los investigadores, la ventaja del hidrógeno sobre la electricidad es que es fácil de almacenar y usar cuando se lo necesite para la generación de electricidad, propulsión de vehículos eléctricos, calefacción doméstica o industrial, entre otros usos. A su vez, el uso de hidrógeno como combustible no va acompañado de emisiones de gases de efecto invernadero.
Uno de los principales desafíos en el desarrollo de este tipo de celdas fotovoltaicas es el desarrollo de electrodos estables y eficientes. Allí es donde aparece la hematita, una sustancia barata, estable y no tóxica con propiedades adecuadas para dividir el agua en sus componentes de hidrógeno y oxígeno.
Por razones aún desconocidas por los científicos, la eficiencia de la hematita en el proceso de división de la célula de agua no alcanza ni la mitad de lo que se supone a nivel teórico.
El grupo de investigadores presenta una explicación del misterio: una porción significativa de los fotones absorbidos por la hematita no logran convertirse en corriente eléctrica
En el estudio actual, el grupo de investigación dirigido por el profesor Rothschild presenta una explicación del misterio: resulta que una porción significativa de los fotones absorbidos por la hematita no logran convertirse en corriente eléctrica, necesaria para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.
Según los investigadores israelíes, la particularidad de la investigación actual fue separar las dos posibles causas que generan esa ineficiencia, una de tipo óptica y la otra de tipo eléctrica, que hasta ahora solo habían sido estudiadas por sus efectos conjuntos. Esta separación, indican los científicos, resulta prometedora y permite rastrear mejor los factores que afectan la eficiencia energética de la hematita para convertir la energía solar en hidrógeno o electricidad.
