En línea con las crecientes preocupaciones globales sobre el estado de nuestro planeta, perfeccionar la tecnología para la generación de energía alternativa se ha convertido en un tema candente entre los investigadores de todo el mundo. Entre las muchas técnicas que se están investigando para generar energía limpia, la división del agua es muy prometedoraEn particular, el agua H 2 O se puede dividir para obtener dihidrógeno H 2 mediante el uso de energía solar;Esto se conoce como división de agua fotoelectroquímica.El dihidrógeno se puede usar como combustible limpio para otras máquinas o para generar electricidad, lo que significa que mejorar nuestras técnicas de división del agua es una forma garantizada de reducir nuestras emisiones de carbono y aliviar el calentamiento global.
¿Cómo funciona la división de agua fotoelectroquímica? En resumen, una forma de hacerlo es usar un cierto tipo de material semiconductor, que se llama fotoanodo, y conectarlo a una pequeña fuente de voltaje y un cable de metal, que actúa como elcátodo: cuando se expone a la luz solar, el agua se divide en sus átomos constituyentes en estos dos extremos; los átomos constituyentes se recombinan para formar el útil H 2 y O 2 como subproducto. El paso crucial aquí es encontrar materiales estables y de alto rendimiento para el fotoanodo debido al paso secundario de oxidación, que implica la formación de O 2 , es el más difícil.
Desafortunadamente, la mayoría de las investigaciones se han centrado en una clase de fotoanodes llamados oxinitruros, que sufren de inestabilidad y se degradan relativamente rápido porque son propensos a oxidarse cuando se iluminan con luz. Para abordar este problema, un equipo de investigadores de Tokyo Tech dirigido por el ProfKazuhiko Maeda se centró en otro tipo de material de fotoanode, un oxifluoruro con la fórmula química Pb 2 Ti 2 O 5 .4 F 1.2 . Este compuesto no sufre auto oxidación debido a sus propiedades electrónicas.
Si bien se informó que este oxifluoruro es prometedor para muchas otras aplicaciones, no hubo estudios sobre su rendimiento fotoelectroquímico como un fotoanodo para la división del agua. El equipo de investigación estudió este compuesto bajo diversas condiciones de iluminación y voltaje aplicado, y descubrió que,Para usarlo como fotoanodo, es necesario modificar su superficie con otros compuestos. Primero, una capa de óxido de titanio TiO 2 debe depositarse en la superficie del oxifluoruro para aumentar la fotocorriente generada por la reacción de división del agua.Luego, el rendimiento del fotoanodo puede mejorarse enormemente recubriéndolo con óxidos de cobalto CoO x , que penetra a través de las grietas en el TiO 2 acople y promueva la reacción deseada. "La modificación posterior del fotoanodo con un promotor de oxidación con agua ha demostrado ser indispensable para lograr un rendimiento estable en la mayoría de los casos", comenta el Prof. Maeda.
Los investigadores realizaron varios experimentos para caracterizar su fotoanodo y su rendimiento para la división del agua en una variedad de condiciones, como bajo diferentes tipos de luz y diferentes valores de voltaje y pH que es una medida de la acidez del agua.son prometedores y muy útiles para orientar a otros investigadores hacia la dirección correcta ". Hasta ahora, los oxinitruros y compuestos similares se han considerado materiales prometedores pero difíciles de manejar para los fotoanodes debido a su inestabilidad inherente a la autooxidación. Pb 2 Ti 2 O 5 .4 F 1.2 representa un avance tan esperado en este sentido ", concluye la profesora Maeda. La tecnología de división del agua puede ser crucial para satisfacer nuestras necesidades energéticas sin dañar aún más el medio ambiente, y estudios como este son pasos esenciales para alcanzar nuestros objetivos para unfuturo más verde
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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