Estudiante mexicana desarrolla fotocelda que convierte luz en combustible

La célula reproduce el proceso de fotosíntesis de manera artificial para transformar energía luminosa en hidrógeno

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A través de una fotocelda (o célula tándem como se conoce también) Ana Korina Díaz García, estudiante de Doctorado en Ciencias de Materiales de la Universidad de Alicate, España, logró convertir energía solar en hidrógeno, y busca actualmente generar otros combustibles a partir de la misma fuente y métodos.

El proyecto, denominado “Células tándem fotoelectroquímicas para la generación del hidrógeno y otros combustibles solares”, tiene como objetivo principal obtener la primera célula tándem estable de óxidos depositados como capas finas sobre sustratos transparentes, como el óxido de estaño dopado con flúr. El prototipo actual —una celda fotoelectroquímica hecha de vidrio y cuarzo— está conformado por dos compartimentos (cada uno con una altura aproximada de 8 cm y un diámetro de 3,5 cm) que guardan un fotocátodo y un fotoánodo sensibles a la luz, éstos la absorben para procesarla por medio de una fotosíntesis artificial.

Entre los retos que ha implicado su trabajo, dice, fue el de encontrar un fotocátodo estable y con buena respuesta: un óxido ternario perteneciente a la familia de las delafositas, el CuCrO2. Éste es estable en todo el rango de pH, lo que significa que tiene gran versatilidad para trabajar con diferentes fotoánodos, y no presenta problemas de fotocorrosión.

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Ana Korina Díaz García.

Sobre como funciona el dispositivo, Ana Korina Díaz explica: “Se si parte de la idea básica de que si a un semiconductor se le hace incidir un haz de luz con una energía mayor a su bad gab, se logra excitar un electrón de la banda de valencia y puede ser llevado a la banda de conducción. De esta manera se genera un hueco en la banda de valencia y se tiene un electrón en la banda de conducción. Para el caso del fotocátodo, los electrones se transferirán a la disolución en la que estará sumergido el material y llevarán a cabo la reacción de reducción del agua a hidrógeno. Por su parte, en el fotoánodo serán los huecos los que se transferirán a la disolución y llevará a cabo la oxidación de agua oxígeno”.

La propuesta aún está en fase de desarrollo, sin embargo, señala que la importancia de su trabajo radica en el aprovechamiento de energías alternas, como la solar, y sustituir los combustibles fósiles actuales. Y, aunque aún es pronto para determinar la capacidad de producción de hidrógeno y el costo, la doctorante señala que, además de la obtención de hidrógeno y oxígeno, la celda sirve también para la reducción de dióxido de carbono.

Cabe señalar, que Ana Korina Díaz García cuenta con el apoyo del Consejo Nacional de Ciencias y Tecnología (Conacyt) para el desarrollo de este proyecto. Estudió Ingeniería Química en la Universidad Veracruzana, y realizó la Maestría en Materiales en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), unidad Querétaro.

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