El gas de hidrógeno es un combustible "verde" prometedor. El elemento químico más ligero, el hidrógeno, es un depósito de energía eficiente y podría reemplazar la gasolina en los vehículos. Sin embargo, el elemento no existe en grandes cantidades en la naturaleza y debe producirse artificialmente.
El hidrógeno se puede producir al dividir el agua H 2 O en hidrógeno H 2 y oxígeno O 2 .Hay muchas formas de hacer esto, pero una de las más limpias, por lo tanto, la más atractiva, es usar células solares.Estos dispositivos capturan la energía de la luz solar para impulsar la reacción de división del agua.
La luz solar viene en un espectro, con cada color con una longitud de onda diferente. Las células solares deben absorber la luz de longitudes de onda particulares, dependiendo de la cantidad de energía que necesita la célula para impulsar la reacción. Cuanto más espectro captura, más hidrógeno esLamentablemente, la mayoría de las células solo absorben longitudes de onda más cortas de luz, lo que corresponde a la región de mayor energía de la luz visible debajo del dominio de la luz roja. Esto significa que si bien se pueden usar colores como la luz azul y verde, el resto se desperdicia.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Kyushu en Japón y su Instituto para la Investigación de Energía Neutral en Carbono I2CNER potencialmente han resuelto este problema. Inventaron un dispositivo impulsado por luz infrarroja cercana NIR, la parte del espectro invisiblea simple vista, con longitudes de onda más largas que la luz roja visible. Por lo tanto, permitieron cosechar un espectro más amplio de luz, incluyendo UV, visible y NIR. Su diseño explota hábilmente la química del rutenio, un metal pesado relacionado con el hierroSu logro fue reportado en Edición internacional Angewandte Chemie .
Los materiales híbridos metal-orgánicos particulares son buenos para capturar la luz, lo que ayuda a sus electrones a "saltar" a los orbitales en las partes orgánicas de los materiales unidos al centro metálico. En las células solares, este es el primer paso para producir hidrógeno,Dado que los electrones son los impulsores de la química. Sin embargo, el salto entre los orbitales suele ser tan grande que solo los rayos UV y la región de mayor energía de la luz visible tienen suficiente energía para estimularlo. El rojo, el NIR e incluso la luz IR más larga simplemente se reflejan opasan a través de los dispositivos y su energía permanece sin usar.
El diseño de Kyushu es diferente. "Introdujimos nuevos orbitales de electrones en los átomos de rutenio", explica el autor correspondiente del estudio, el profesor Ken Sakai. "Es como agregar peldaños a una escalera, ahora los electrones en rutenio no tienen tan lejos desaltar, para que puedan usar energías de luz más bajas, como rojo y NIR. Esto casi duplica la cantidad de fotones de luz solar que podemos cosechar "
El truco es usar un compuesto orgánico - anillos hexagonales de carbono y nitrógeno - para unir tres átomos de metal en una sola molécula. De hecho, esto no solo crea estos nuevos "peldaños" - de ahí la capacidad de usar rojoy luz NIR, pero también hace que la reacción sea más eficiente debido a la expansión espacial de la parte de la molécula que recoge la luz. Por lo tanto, la producción de hidrógeno se acelera.
"Se han necesitado décadas de esfuerzos en todo el mundo, pero finalmente hemos logrado impulsar la reducción del agua para desarrollar H2 usando NIR", dice Sakai. "Esperamos que esto sea solo el comienzo: cuanto más comprendamos la química, mejor podremospuede diseñar dispositivos para que el almacenamiento de energía limpia a base de hidrógeno sea una realidad comercial "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Kyushu, I2CNER . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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