El Centro Conjunto para la Fotosíntesis Artificial (JCAP, por sus siglas en inglés), un programa de investigación creado por el Gobie o de Obama en 2010, cuenta con investigadores de varios laboratorios académicos, dirigidos por un equipo en el Instituto de Tecnología de Califo ia, Caltech (EEUU). Estos investigadores han demostrado una forma de aumentar el ciclo de vida de un tipo de electrolizador solar muy prometedor que usa la luz del Sol para dividir el agua directamente para formar oxígeno e hidrógeno. El hidrógeno producido así se podría almacenar y usar para genera electricidad por las noches en las centrales solares o los vehículos con pila de combustible.
JCAP se fundó en 2010 como uno más del puñado de centros de innovación creados por el Departamento de Energía de Estados Unidos con la promesa de recibir 122 millones de dólares (unos 110 millones de euros) a lo largo de cinco años. El director del centro, Nathan Lewis, espera que estos últimos avances convenzan al Congreso para que extiendan su financiación. "Ahora mismo estamos lanzados y esperamos que siga así", afirma.
Se puede producir hidrógeno mediante energía solar indirectamente, mediante paneles solares para dar energía a un electrolizador convencional. Pero el método es caro ya que la cantidad de hidrógeno equivalente a un litro de gasolina costaría de 2,3 a 4,6 euros. Un dispositivo capaz de usar la luz solar para dividir el agua podría reducir los costes significativamente. Lewis afirma que el hidrógeno resultante podría costar apenas 0,46 a 0,92 euros por la cantidad equivalente a un litro de gasolina, aunque avisa de que es demasiado pronto para apostar a ciegas por esos cálculos.
Los investigadores del JCAP han usado dos tecnologías ya demostradas en usos comerciales para crear su dispositivo: la electrolisis y las células solares de silicio o de telururo de cadmio. Para abaratar los costes, combinaron elementos de ambas en un único dispositivo de tal forma que es menos complejo y potencialmente más eficiente. Los electrolizadores tienen dos electrodos equipados con catalizadores que reducen la cantidad de energía necesaria para dividir el agua. En el nuevo sistema los investigadores añadieron catalizadores a células solares, para que también hicieran la función de electrodos del electrolizador, reduciendo así la cantidad de partes necesarias. Además optimizaron los catalizadores para que funcionaran con las células solares.
Las soluciones alcalinas que se usan en la mayoría de los electrolizadores destruirían las células solares en segundos, pero los investigadores hallaron que un tipo de óxido de níquel puede servir como catalizador y además proteger a las células solares. El catalizador ayuda a liberar átomos de oxígeno de las moléculas de agua y produce gas de oxígeno, usando la energía de las células solares. En las pruebas llevadas a cabo, el material permitió a las células solares durar más de mil horas, lo cual no es lo suficiente para un dispositivo comercial, pero sí supone una mejora importante.
El dispositivo funciona como uno de los dos electrodos de un electrolizador. Para crear un dispositivo práctico, habrá que mejorar el catalizador de hidrógeno. Existen catalizadores eficientes, pero funcionan en ento os ácidos, no alcalinos.