- Un cambio en el material que capta la luz permite mejorar de forma clara la producción de hidrógeno solar, incluso cuando el Sol no brilla con fuerza.
- El hidrógeno solar mejora su rendimiento al aprovechar longitudes de onda más constantes, y se acerca a un uso real fuera de las condiciones ideales.
- La producción de hidrógeno solar recibe impulso gracias a una tecnología efectiva a temperaturas de -20 grados
La producción de hidrógeno solar ha dado un gran paso gracias a un trabajo que se ha desarrollado en Japón. Un equipo del Institute of Science Tokyo ha conseguido duplicar la eficiencia del proceso al modificar el modo en que se absorbe la luz solar. El resultado depende de conseguir más energía, pero también de usar mejor la que ya está disponible.
El estudio, publicado en ACS Catalysis, se centra en uno de los problemas clásicos de la fotosíntesis artificial: la poca capacidad de los sistemas actuales para trabajar con luz menos energética. Esa limitación reduce las horas útiles de funcionamiento y complica su aplicación fuera del laboratorio. Al ampliar la franja del espectro solar que puede aprovecharse, el hidrógeno solar gana estabilidad, regularidad y margen de uso en entornos reales, donde la radiación perfecta no es la norma.
Hidrógeno solar y el problema del espectro limitado
El hidrógeno solar se obtiene al dividir moléculas de agua usando energía procedente de la luz. Para ello se emplean fotocatalizadores, materiales que absorben fotones y activan reacciones químicas sin generar emisiones ni residuos contaminantes.
Durante años, el principal obstáculo ha sido la dependencia de la luz visible de alta energía. Esa parte del espectro no siempre está presente y varía mucho según el clima, la latitud o la hora del día, lo que reduce la eficiencia total del sistema.
La investigación japonesa se ha centrado en la radiación roja y cercana al infrarrojo. Esa zona, menos utilizada hasta ahora, es más abundante y estable, incluso en días nublados, lo que convierte al hidrógeno solar en una opción más predecible.
Hidrógeno solar gracias al cambio de rutenio por osmio
El equipo liderado por Kazuhiko Maeda y Haruka Yamamoto decidió sustituir el metal central del complejo fotosensibilizador. En lugar de rutenio, habitual en estos sistemas, optaron por osmio, con propiedades distintas frente a la luz.
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Este cambio permite absorber longitudes de onda de hasta 800 nanómetros, muy por encima del límite anterior. Así se accede a fotones menos energéticos, pero mucho más presentes en el entorno diario.
El osmio introduce el llamado efecto de átomo pesado, que facilita transiciones electrónicas de baja energía. Gracias a ello, se generan más electrones activos y la eficiencia del hidrógeno solar llega a duplicarse frente a sistemas basados en rutenio.
Condiciones reales y usos futuros
Uno de los aspectos más relevantes de este proyecto es su comportamiento fuera de situaciones ideales. En ciudades, zonas con nubosidad frecuente o latitudes altas, la luz directa es irregular, pero la radiación difusa sigue llegando. Un sistema de hidrógeno solar que funcione bien con longitudes de onda largas puede operar más horas al día. También reduce la dependencia de una orientación precisa o de superficies siempre limpias.
Esto abre escenarios como la producción local de hidrógeno, su integración en cubiertas y fachadas o su combinación con sistemas fotovoltaicos. Se aprovechan así partes del espectro solar que hoy en día quedan infrautilizadas. Desgraciadamente, este gran avance no se va a poder aplicar inmediatamente a gran escala. El motivo es que el osmio es un metal escaso y costoso, y aún queda trabajo para mejorar su estabilidad, los costes y el desarrollo del sistema.
Aun así, el estudio demuestra que mejorar el hidrógeno solar no siempre requiere soluciones más complejas. A veces basta con rediseñar los materiales esenciales para acercar la tecnología a un uso cotidiano. El trabajo del equipo japonés no superado todos los retos, pero ha logrado aportar una pieza concreta. Ampliar el espectro útil de la fotosíntesis artificial acerca el hidrógeno solar a la vida real y refuerza su papel en una economía con menos carbono.
