En la actualidad, el ser humano produce hidrógeno a partir del metano, un combustible fósil que consume una gran cantidad de energía. En cambio, las plantas obtienen átomos de hidrógeno del agua a partir de la luz solar. A medida que la humanidad intenta reducir sus emisiones de carbono, el hidrógeno resulta atractivo como combustible independiente y como componente de combustibles sostenibles fabricados con dióxido de carbono reciclado. Asimismo, es necesario para muchos procesos químicos, como la producción de fertilizantes.
"Al final, creemos que los dispositivos de fotosíntesis artificial serán mucho más eficientes que la fotosíntesis natural, lo que proporcionará una vía hacia la neutralidad del carbono", afirma en un comunicado Zetian Mi, profesor de ingeniería eléctrica e informática de la UM que dirigió el estudio. El extraordinario resultado se debe a dos avances.
El primero es la capacidad de concentrar la luz solar sin destruir el semiconductor que la aprovecha. "Redujimos el tamaño del semiconductor más de 100 veces en comparación con algunos semiconductores que sólo funcionan a baja intensidad luminosa --explica Peng Zhou, investigador de la U-M en ingeniería eléctrica e informática y primer autor del estudio--. El hidrógeno producido con nuestra tecnología podría ser muy barato".
Y la segunda consiste en utilizar tanto la parte de mayor energía del espectro solar para dividir el agua como la parte de menor energía para proporcionar el calor que favorece la reacción. Es posible gracias a un catalizador semiconductor que se mejora a sí mismo con el uso, resistiendo la degradación que suelen experimentar estos catalizadores cuando aprovechan la luz solar para impulsar reacciones químicas. Además de soportar altas intensidades de luz, puede prosperar a temperaturas elevadas, un castigo para los semiconductores informáticos. Las altas temperaturas aceleran el proceso de división del agua, y el calor adicional también favorece que el hidrógeno y el oxígeno permanezcan separados en lugar de renovar sus enlaces y formar agua de nuevo. Ambos factores ayudaron al equipo a obtener más hidrógeno.
