El innovador material supercristalino marca el inicio de una nueva era en la eficiencia de la energía solar

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El innovador material supercristalino marca el comienzo de una nueva era en la eficiencia de la energía solar

por Robert Schreiber

Berlín, Alemania (SPX) 04 de diciembre de 2023

Investigadores de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich (LMU) han dado un salto significativo en la tecnología de la energía solar, desarrollando nanoestructuras de alto rendimiento que establecen un nuevo récord mundial en la producción de hidrógeno verde utilizando la luz solar. Este trabajo innovador, detallado en una publicación en Nature Catalysis, abre nuevas vías para las células solares y los fotocatalizadores.

Al frente de la investigación, el profesor Emiliano Cortés, de física experimental y conversión de energía en LMU, ha adoptado un enfoque novedoso para aprovechar la energía solar. Al sumergirse en el nanocosmos, Cortés y su equipo en el Nano-Instituto de LMU han estado trabajando diligentemente para crear soluciones materiales para un uso más eficiente de la energía solar. "Donde las partículas de alta energía de la luz solar se encuentran con las estructuras atómicas es donde comienza nuestra investigación", afirma Cortés, enfatizando la dirección innovadora de su trabajo.

El equipo se ha centrado en superar el desafío de la luz solar "diluida" de la Tierra, que presenta una energía más baja por área. Los paneles solares tradicionales abordan esto cubriendo grandes áreas, pero el enfoque de Cortés es diferente. Con el apoyo del grupo de excelencia de conversión electrónica, la iniciativa Solar Technologies go Hybrid y el Consejo Europeo de Investigación, el equipo de LMU ha desarrollado nanoestructuras plasmónicas que concentran la energía solar de manera más efectiva.

Uno de sus logros más notables es un supercristal bidimensional, capaz de generar hidrógeno a partir de ácido fórmico utilizando la luz solar. El Dr. Matías Herrán, investigador clave del proyecto, explica: “Creamos partículas a partir de un metal plasmónico, en este caso oro, en el rango de 10 a 200 nanómetros. A esta escala, la interacción de la luz visible con los electrones del oro aumenta significativamente”. Esta interacción da como resultado campos eléctricos fuertes y altamente localizados, conocidos como puntos calientes, entre las partículas de oro. Las nanopartículas de platino se colocan estratégicamente en estos espacios intermedios para convertir el ácido fórmico en hidrógeno de manera eficiente.

La eficiencia de este proceso es incomparable. El supercristal cuenta con una tasa de producción de hidrógeno a partir de ácido fórmico de 139 milimoles por hora por gramo de catalizador, lo que actualmente ostenta el récord mundial de producción de hidrógeno utilizando la luz solar. Este avance ofrece una alternativa prometedora a los métodos tradicionales de producción de hidrógeno, que dependen predominantemente de combustibles fósiles como el gas natural.

La innovación de Cortés y Herrán no sólo representa un gran avance en la producción de hidrógeno verde, sino que también tiene potencial para aplicaciones industriales, como la conversión de CO2 en sustancias utilizables. La integración dual de metales plasmónicos y catalíticos marca un avance significativo en el desarrollo de fotocatalizadores potentes.

Las implicaciones de esta investigación son de gran alcance. Al mejorar la eficiencia de la conversión de energía solar y abrir nuevas vías para la producción de hidrógeno renovable, esta tecnología se sitúa a la vanguardia de las soluciones energéticas sostenibles. El trabajo del equipo de LMU, respaldado por la nanotecnología y un profundo conocimiento de la fotofísica, podría allanar el camino para sistemas energéticos más eficaces y respetuosos con el medio ambiente a nivel mundial. Su desarrollo material ya ha sido patentado, lo que indica una fuerte confianza en su viabilidad comercial y su potencial impacto en el sector energético.

Informe de investigación:Supercristales bidimensionales bimetálicos plasmónicos para generación de H2

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