Para que la energía solar se convierta en la principal fuente de electricidad en todo el mundo, necesitamos formas baratas de almacenarla cuando el Sol cuando no está brillando. En un artículo publicado en la revista Science la semana pasada se informa sobre un paso importante hacia un sistema de este tipo. Un grupo de investigadores ha desarrollado un dispositivo que convierte de forma barata y eficiente la energía de la luz solar en hidrógeno, que puede ser utilizado como combustible y se almacena fácilmente.
El director del Laboratorio de Fotónica e Interfaces de la Escuela Politécnica de Lausana (Suiza), Michael Graetzel, junto a varios colegas de Corea y Singapur, ha construido un dispositivo que utiliza electricidad y materiales catalíticos para producir hidrógeno y oxígeno a partir del agua. Este nuevo "divisor de agua", como se conoce a este tipo de dispositivos, es altamente eficiente, utiliza materiales baratos y abundantes, y es fácil de fabricar.
Los investigadores llevan décadas trabajando en la división de agua con energía solar, y aunque han demostrado un gran rendimiento en una o dos partes de un dispositivo de este tipo, nadie ha logrado construir un sistema completo que sea práctico.
El nuevo dispositivo sobresale porque cumple con tres de los cuatro criterios necesarios para que un dispositivo sea práctico: alta eficiencia, bajo coste y el uso de materiales abundantes (para que se pueda utilizar a gran escala). El siguiente paso es cumplir con el cuarto criterio: la fiabilidad. El dispositivo utiliza unas novedosas células solares de voltaje relativamente alto para generar la electricidad necesaria, junto con un nuevo material de catalizador de bajo coste basado en níquel y hierro para dos electrodos: uno produce hidrógeno y el otro oxígeno.
Los catalizadores construidos en base a trabajos anteriores muestran que el hidróxido de níquel es un catalizador prometedor, y que añadir hierro podría mejorarlo. Los investigadores añadieron hierro al hidróxido de níquel para formar una estructura en capas, y colocaron el catalizador de níquel en una "espuma" porosa para aumentar el área sobre la que pueden producirse las reacciones, logrando así acelerarlas.
Las células solares utilizan un material barato y de fácil fabricación conocido como perovskita, que ha estado generando entusiasmo entre la comunidad científica ya que su grado de eficiencia ha ido mejorando a un ritmo vertiginoso durante los últimos años (ver "Un material para generar energía solar a precio 'casi regalado'" y "El crecimiento controlado de minerales favorece la producción solar").
El divisor de agua solar almacena un 12,3% de la energía de la luz solar en forma de hidrógeno. Esto podría parecer una cantidad pequeña, pero hay que tener en cuenta que la mayoría de las células solares convierten sólo el 16% de la energía de la luz solar en electricidad, sin el paso adicional de convertir esa energía en hidrógeno fácil de almacenar.
Antes de que el dispositivo sea práctico, hay que trabajar más en él. Por un lado el rendimiento de la célula solar empieza a bajar rápidamente en sólo unas horas. Los investigadores no están seguros de por qué los materiales de perovskita se degradan rápidamente, aunque han estado haciendo progresos: por ejemplo, han añadido una capa de carbono y han mejorado la forma en que las células solares se sellan contra los elementos. Recientemente, los investigadores han hecho demostraciones de una célula solar de perovskita que ha durado más de un mes.