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(noticias nanowerk) El hidrógeno es un elemento fundamental para la transición energética. Para obtenerlo mediante energía solar, los investigadores de la LMU han desarrollado nuevas nanoestructuras de alto rendimiento. El material tiene un récord mundial de producción de hidrógeno verde utilizando la luz solar.
Cuando Emiliano Cortés busca la luz del sol no utiliza espejos gigantes ni parques solares. Todo lo contrario: el profesor de física experimental y conversión de energía de la LMU se sumerge en el nanocosmos.
“Nuestra investigación comienza donde las partículas de alta energía de la luz solar chocan con las estructuras atómicas”, dice Cortés. «Estamos trabajando en soluciones materiales para utilizar la energía solar de manera más eficiente».
Sus hallazgos tienen un gran potencial porque permiten utilizar fotocatalizadores y células solares novedosas. Pero Cortés sabe que existe un gran desafío: “La luz del sol llega a la Tierra de forma ‘diluida’, de modo que la energía por área es comparativamente baja».
Los paneles solares compensan esto cubriendo grandes superficies. Sin embargo, Cortés aborda el problema desde otra dirección, por así decirlo: con su equipo en el Nano Institute LMU, que está desarrollando “Solar Technologies go Hybrid” del E-Conversion Excellence Cluster (una iniciativa del Ministerio de Ciencia del Estado de Baviera). and Art) y el Consejo Europeo de Investigación sobre nanoestructuras plasmónicas que pueden utilizarse para concentrar energía solar.
En una publicación de la revista Catálisis natural (“Supercristales bidimensionales bimetálicos plasmónicos para H2 Generación») Cortés presenta junto al Dr. Matías Herran y socios de cooperación de la Universidad Libre de Berlín y la Universidad de Hamburgo desarrollaron un supercristal bidimensional que utiliza la luz solar para producir hidrógeno a partir de ácido fórmico.
“De hecho, el material es tan extraordinario que ostenta el récord mundial de producción de hidrógeno a partir de la luz solar”, subraya Cortés.
Los nanopuntos de acceso desarrollan poder catalítico
Cortés y Herrán utilizan dos metales nanométricos para su supercristal. “Primero creamos partículas en el rango de 10 a 200 nanómetros a partir de un metal plasmónico, en nuestro caso oro”, explica Herrán. «A esta escala, la luz visible interactúa muy fuertemente con los electrones del oro y los hace vibrar de manera resonante».
Esto permite que las nanopartículas capturen más luz solar y la conviertan en electrones de muy alta energía. “Aparecen campos eléctricos muy localizados y fuertes, los puntos calientes”, afirma Herrán. Estas se forman entre las partículas de oro, lo que dio a Cortés y Herrán la idea de colocar nanopartículas de platino precisamente en los huecos. En los puntos críticos podemos permitirle convertir el ácido fórmico en hidrógeno”, explica Herrán.
Con una tasa de producción de hidrógeno a partir de ácido fórmico de 139 milimoles por hora por gramo de catalizador, el material fotocatalítico ostenta actualmente el récord mundial de H2 Producción con luz solar.
Un impulso para una producción de hidrógeno más respetuosa con el medio ambiente: actualmente el hidrógeno se produce principalmente a partir de combustibles fósiles, principalmente gas natural. «Al combinar metales plasmónicos y catalíticos, estamos avanzando en el desarrollo de potentes fotocatalizadores para aplicaciones industriales como la conversión de CO».2 en sustancias aprovechables”, explican Cortés y Herrán. Los dos investigadores ya han patentado su desarrollo material.
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