Uno de los elementos clave en la producción eficiente de energías alternativas es el hidrógeno. Como la electricidad, este elemento es portador de energía y se obtiene a partir de la transformación de materias primas entre las cuales se encuentra el agua. Desde hace algún tiempo, el hidrógeno ha estado presente en multitud de procesos industriales, pero con el auge de las energías renovables se le ha estado dando uso de vector energético, lo que ha permitido un desarrollo mucho más amigable con el medio ambiente.
Existe una tendencia en el marco de la filosofía de las Smart Cities, y por tanto, de la sostenibilidad energética, de separar hidrógeno obteniendo agua de la naturaleza mediante electricidad para almacenarlo y posteriormente, utilizarlo en diversos usos industriales (como motores de combustión o pilas de combustible), devolviendo después el agua al medio.
Esta técnica ha evolucionado con un nuevo material propuesto por científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk que ha trabajado en conjunto con la Universidad de Praga y la Jan Evangelista Purkyne. El hallazgo ha sido publicado en ACS Applied Materials & Interfaces, y propone ya al hidrógeno como una fuente de energía sostenible. Para resolver algunos de los problemas que supone la obtención de hidrógeno del agua con luz solar, el equipo ha desarrollado un sistema de tres capas; la inferior es una película de oro, la intermedia de platino y la última es una serie de estructuras metálicas orgánicas y de cromo.
Gracias a este descubrimiento la ciencia está más cerca de posicionar al elemento como solución al reto energético global que el mundo está enfrentando, debido a la escasez y extremada contaminación de los combustibles fósiles. En este experimento hay dos novedades importantes a resaltar. Por un lado, la utilización del espectro infrarrojo para separar el hidrógeno del agua con luz solar. Por otro, que la materia prima es agua contaminada, lo que permite reducir la huella de carbono existente y no consumir recursos de agua limpia. Esto se consigue gracias a que el marco organometálico actúa como un filtro de impurezas, purificando el agua para devolverla al medio.
Olga Guselnikova, una de las autoras principales del hallazgo e investigadora de la Escuela de Investigación de Química y Ciencias Biomédicas Aplicadas de la Universidad Politécnica de Tomsk, declaraba que, en el transcurso de los experimentos, regaban el material de tres capas y sellaban el contenedor para ir tomando muestras y así poder determinar la cantidad de hidrógeno producido con este método.
Los rayos infrarrojos alteraron la resonancia del plasmón de la superficie calentando los electrones que posteriormente redujeron los protones en la interfaz con la capa orgánica y de cromo. Finalmente, cuando los electrones llegaban a los centros catalíticos de los marcos organometálicos de la tercera capa, también se reducían los protones y se obtenía por tanto el hidrógeno.
Según la coautora, una vez realicen ciertos ajustes en la eficiencia del espectro infrarrojo, el material estará funcionando al 93% del volumen espectral de la luz solar. Esto asegura una eficiencia en ambos espectros, tanto en el infrarrojo como en el de la luz visible. Por el momento y como resultado de los experimentos, se ha logrado generar medio litro de hidrógeno por hora con un metro cuadrado de material, una de las tasas más elevadas analizadas en materiales en 2-D.
