•Notícia

Investigadors de l’Institut de Tècniques Energètiques (INTE) de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), de la Universitat d’Auckland (Nova Zelanda) i de la Universitat King Abdullah de Ciència i Tecnologia (Aràbia Saudita) han desenvolupat un sistema per produir hidrogen d’una manera neta, renovable i més rendible, a partir de l’aigua i la llum solar. Els científics han fusionat les propietats òptiques dels cristalls fotònics tridimensionals (òpals inversos d’òxid de titani, TiO₂) i nanopartícules d’or de 2-3 nanòmetres, per desenvolupar un catalitzador en pols molt actiu. El treball s’ha publicat a Scientific Reports, la revista open access de Nature.

Aquest nou fotocatalitzador produeix més hidrogen que els desenvolupats fins ara. Això es deu al fet que en el procés s’aprofiten les propietats dels cristalls fotònics i les propietats de les nanopartícules d'un metall. Es tracta de "posar en sintonia" ambdós materials per a que l'efecte s'amplifiqui, afirma l’investigador Jordi Llorca, de l’INTE de la UPC. “Cal escollir el cristall fotònic adequat i les nanopartícules adequades”, afegeix.

En qualsevol fotocatalitzador fet a base de nanopartícules d’or i cristalls d’òxid de titani amb llum ultraviolada, que és només una petita part de la radiació solar (per sota del 3 %), el procés és el següent: La llum excita els electrons del TiO₂ i els injecta a la banda de conducció, mentre deixa forats a l’altra banda. Els electrons interaccionen amb les nanopartícules d’or, les quals els mantenen retinguts. La novetat és, segons els científics, utilitzar un cristall fotònic 3D que retingui la part visible de l’espectre solar, just a l'energia on els electrons de les nanopartícules d'or "ressonen". D'aquesta manera es pot aprofitar no només la part ultraviolada de l'espectre solar, sinó també la part visible, que és la majoritària. En conseqüència, el rendiment del procés augmenta considerablement.

El nou catalitzador té un gran potencial d’aplicació en processos industrials. Fer el pas del laboratori a una planta industrial implicaria, segons l’investigador Jordi Llorca, dissenyar un reactor per operar a l’aire lliure amb el sol fent ús d'un col·lector solar (per aprofitar millor la llum del sol).

Actualment, una planta de producció convencional d’hidrogen a partir de gas natural produeix unes 300 tones d’hidrogen al dia. Amb el nou catalitzador desenvolupat a la UPC, els investigadors han aconseguit obtenir 0,025 litres d'hidrogen en 1 hora amb 1 gram de catalitzador. Disposant de 8 hores de sol al dia, els científics estimen que es necessitaria una àrea de 10 x 10 km per produir l’hidrogen a escala industrial.

A diferència de les plantes convencionals que treballen amb combustibles fòssils i a 800 oC, amb el nou sistema la producció d'hidrogen és neta i renovable, doncs el procés fotoquímic es produeix a temperatura ambient i sense cost, ja que es fa servir energia solar i aigua, per la qual cosa, els guanys energètics i mediambientals són considerables.

Els investigadors expliquen que han aconseguit superar la fita del 5% en la conversió d’energia solar a hidrogen a temperatura ambient, que és el límit a partir del qual es considera viable aquesta tecnologia. La producció renovable d’hidrogen és imprescindible per a que aquest esdevingui el vector energètic del futur.