Lo hicieron desarrollando un proceso que promete acelerar el descubrimiento de combustibles solares comercialmente viables que podrían reemplazar al carbón, el petróleo y otros combustibles fósiles.
Los investigadores están explorando una gama de combustibles objetivo, desde el gas hidrógeno hasta los hidrocarburos líquidos, y la producción de cualquiera de estos combustibles implica la división del agua. Cada molécula de agua está compuesta por un átomo de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Los átomos de hidrógeno se extraen y luego se pueden reunir para crear gas de hidrógeno altamente inflamable o combinado con CO2 para crear combustibles hidrocarbonados, creando una fuente de energía abundante y renovable.
El problema, sin embargo, es que las moléculas de agua no se rompen simplemente cuando la luz del sol brilla en ellas – si lo hicieran, los océanos no cubrirían la mayor parte del planeta. Necesitan un poco de ayuda de un catalizador de energía solar. Para crear combustibles solares prácticos, los científicos han estado tratando de desarrollar materiales de bajo costo y eficientes, conocidos como fotoanodos, que son capaces de dividir el agua usando la luz visible como una fuente de energía.
Durante las últimas cuatro décadas, los investigadores identificaron sólo 16 de estos materiales fotoanodados. Ahora, utilizando un nuevo método de alto rendimiento para identificar nuevos materiales, un equipo de investigadores liderados por John Gregoire y Jeffrey Neaton de Berkeley Lab y Qimin Yan de Caltech han encontrado 12 nuevos fotoanodos prometedores. Un artículo sobre el método y los nuevos fotoanodos aparece esta semana en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias.
El nuevo método se desarrolló a través de una asociación entre el Centro Conjunto de Fotosíntesis Artificial (JCAP) de Caltech y el Proyecto de Materiales del Laboratorio de Berkeley, utilizando recursos de la Molecular Foundry y el Centro Nacional de Investigación Científica en Energía (NERSC) de Estados Unidos.
En el trabajo descrito en PNAS, exploraron 174 vanadatos del metal: compuestos que contienen los elementos vanadio y oxígeno junto con otro elemento de la tabla periódica. La investigación, dice Gregoire, revela cómo diferentes opciones para este tercer elemento puede producir materiales con diferentes propiedades, y revela cómo ‘afinar’ esas propiedades para hacer un mejor fotoanodo. ‘El avance clave del equipo fue combinar las mejores capacidades permitidas por la teoría y los supercomputadores con nuevos experimentos de alto rendimiento para generar conocimiento científico a un ritmo sin precedentes’, dice Gregoire.
