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Un equipo de investigadores ha desarrollado un módulo fotoelectroquímico altamente estable y eficiente utilizando fotocátodos de semiconductores orgánicos con encapsulación de lámina metálica para permitir la producción a gran escala de hidrógeno.
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El hidrógeno es la alternativa ecológica a los combustibles fósiles debido a sus productos de combustión neutros en CO2 (agua, electricidad y calor), el método convencional para producir hidrógeno es la «división de agua fotoelectroquímica (PEC)». Este método es más atractivo que 1) la producción masiva de hidrógeno en un espacio limitado sin un sistema de red y 2) la conversión altamente eficiente de la energía solar en hidrógeno. Sin embargo, los materiales fotoactivos utilizados en los PEC convencionales no tienen las características requeridas para un entorno comercial. Por lo tanto, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Sanghan Lee del Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju, Corea, desarrolló un método novedoso para encapsular el fotocátodo del sistema operativo en una lámina de titanio decorada con platino, una técnica conocida como «encapsulación de lámina metálica» para evitar que esto suceda. exposición a la solución electrolítica.
“La encapsulación de láminas metálicas es un enfoque poderoso para realizar fotocátodos basados en SO estables a largo plazo, ya que ayuda a evitar que los electrolitos penetren en el SO y mejora su estabilidad a largo plazo, como se demostró en nuestros estudios anteriores y otros informes sobre fotoelectrodos basados en OS” , explica el Prof. Sanghan Lee del Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju, Corea
Los semiconductores orgánicos (OS) habían surgido como un material de fotoelectrodo potencial para el hidrógeno PEC comercial, pero mostraban una estabilidad química deficiente y una baja densidad de fotocorriente. Por tanto, el equipo desarrolló una célula fotovoltaica orgánica en la que el fotocátodo OS estaba cubierto con una lámina de titanio y nanopartículas de platino bien dispersas. Después de los experimentos, el fotocátodo OS mostró un potencial inicial de 1 V frente al electrodo de hidrógeno reversible (RHE) y una densidad de fotocorriente de -12,3 mA cm-2 a 0 VRHE. La celda mostró una estabilidad operativa récord, manteniendo el 95,4 % de la fotocorriente máxima durante 30 horas sin una degradación notable del sistema operativo. Además, el equipo probó el módulo bajo luz solar real y pudo producir hidrógeno.
“Con la creciente amenaza del calentamiento global, es imperativo desarrollar fuentes de energía amigables con el medio ambiente. El módulo PEC investigado en nuestro estudio podría instalarse en estaciones de servicio de hidrógeno, donde el hidrógeno puede producirse en masa y venderse al mismo tiempo”, dice el profesor Lee.
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