Un pequeño dispositivo circular inspirado en una hoja puede extraer agua del aire para producir una fuente de energía limpia, según muestra un nuevo estudio.
El ‘sustrato conductor poroso transparente’ (TPCS) es un pequeño círculo de fibra de vidrio comprimido, recubierto con una capa delgada que absorbe la luz.
Cuando el dispositivo se expone a la luz solar, toma agua del aire y produce gas hidrógeno, que podría usarse como combustible.
El gas de hidrógeno podría extraerse y almacenarse en grandes instalaciones y usarse cuando sea necesario, como para alimentar automóviles o calentar hogares, dicen los investigadores.
Los investigadores han creado ‘nuevos electrodos de difusión de gas’ que pueden convertir el vapor de agua en su estado gaseoso del aire en combustible de hidrógeno.
La investigación ha sido realizada por ingenieros químicos de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza.
«Para lograr una sociedad sostenible, necesitamos formas de almacenar energía renovable en forma de productos químicos que puedan usarse como combustibles y materias primas en la industria», dijo el autor del estudio, el profesor Kevin Sivula de la EPFL.
‘La energía solar es la forma más abundante de energía renovable, y nos esforzamos por desarrollar formas económicamente competitivas de producir combustibles solares.
El equipo se inspiró en ‘cómo funciona una hoja’, a saber, la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas usan la luz solar, el agua y el dióxido de carbono para crear oxígeno y energía en forma de azúcar.
Los científicos ya han realizado la ‘fotosíntesis artificial’ al generar combustible de hidrógeno utilizando luz solar y agua líquida utilizando un dispositivo llamado celda fotoelectroquímica (PEC).
Pero el profesor Sivula quería demostrar que la tecnología PEC se puede adaptar para recolectar vapor de agua del aire, en lugar de agua líquida, lo que podría conducir a más casos de uso, como en ambientes húmedos.
Para fabricar sus TPCS partieron de un tipo de lana de vidrio, un material aislante hecho de fibra de vidrio que tiene una textura similar a la lana textil.
La lana de vidrio se procesó en una licuadora de cocina comercial y se comprimió en «obleas» de fieltro circular mediante la fusión de las fibras a alta temperatura.
Luego, cada oblea se recubrió con una película delgada transparente de óxido de estaño, un compuesto inorgánico conocido por su excelente conductividad.
Se aseguraron de que el recubrimiento fuera poroso para aumentar su área de superficie y maximizar el contacto con el agua en el aire.
En la imagen se muestra el ‘sustrato conductor poroso transparente’ (TPCS) con y sin el revestimiento que absorbe la luz.
El profesor Kevin Sivula en EPFL se muestra sosteniendo la pequeña cámara y uno de sus ‘sustratos conductores porosos transparentes’
Luego, la oblea se recubrió nuevamente con un compuesto químico llamado tiocianato de cobre (i), un material semiconductor que absorbe la luz solar.
Esta segunda capa delgada todavía deja pasar la luz, aunque parece opaca.
«El semiconductor absorbe la luz, por lo que parece oscuro», dijo el profesor Sivula a MailOnline.
«Lo que es más importante, no queremos que el electrodo absorba la luz sin el revestimiento del semiconductor, ya que esto significaría que no puede absorber mucha luz».
Los científicos procedieron a construir una pequeña cámara que contenía la oblea recubierta, destinada a recolectar el hidrógeno.
Los investigadores dicen que el sistema funciona en ambientes húmedos donde hay una gran cantidad de vapor de agua en el aire circundante.
Esto podría hacerlo ideal para la instalación en países de alta humedad como India, Malasia, Filipinas e Indonesia.
Potencialmente, las grandes instalaciones que contienen el sistema podrían operar en áreas remotas de estos países, proporcionando a los automóviles un suministro de combustible de hidrógeno, por ejemplo.
Los científicos también construyeron una pequeña cámara que contenía la oblea recubierta, así como una membrana para separar el gas de hidrógeno producido para su medición.
Imagen del periódico del equipo. C) y D) muestran micrografías electrónicas de barrido de la morfología del sustrato conductor poroso transparente
«En una implementación futura de esta tecnología, sería necesaria la recolección de hidrógeno», dijo el profesor Sivula.
«Sin embargo, la cámara podría ser tan simple como una bolsa de plástico o una manga que contendría los gases producidos».
El estudio del equipo, publicado hoy en la revista Materiales avanzadosmarca ‘solo una primera etapa’ en el despliegue de esta tecnología.
«La eficiencia general de energía solar a hidrógeno sigue siendo bastante baja, pero nuestra invención del TPCS ahora abre la puerta para avanzar aún más en esta tecnología», dijo el profesor Sivula.
El investigador dijo que TPCS se encuentra actualmente en un punto bajo.nivel de preparación tecnológica‘, por lo que se necesitarían 10 años o más para realizar un dispositivo práctico, estimó.
Por el momento no hay información precisa sobre cuánto costaría un despliegue, aunque el profesor Sivula dijo que el dispositivo utiliza materiales y técnicas de procesamiento económicos.
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