Módulos de fotosíntesis para generar hidrógeno directamente en el tejado

De pv magazine Alemania

Producir hidrógeno y combustibles verdes desde tu propio tejado no es una idea tan descabellada como parece: investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe y de la Universidad de Toronto han desarrollad un fotorreactor con tecnología que recrea la fotosíntesis. Para ello se necesita un fotocatalizador, que al ser irradiado con fotones convierte la energía radiante en energía química, y un fotorreactor.

Ya se ha avanzado en el desarrollo de los catalizadores. “En la actualidad se conocen varios fotocatalizadores”, explica Paul Kant, del Instituto de Ingeniería de Microprocesos (IMVT) del KIT. “Se pueden utilizar, por ejemplo, para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, pero también se pueden producir combustibles neutros para el clima a partir de agua y dióxido de carbono”.

En Karlsruhe, Kant y su equipo se centraron por tanto en los fotorreactores. Estos deben contener los materiales de partida para la reacción química y transportar suficiente luz al fotocatalizador independientemente del ángulo de insolación del sol. Lo ideal es que los módulos de fotosíntesis no tengan que seguir la posición del sol.

Con ayuda de la optimización de la geometría asistida por ordenador, los investigadores lograron desarrollar una especie de estructura metálica ondulada con un tubo en el extremo puntiagudo que lleva la mayor cantidad de luz posible al reactor. “También es importante que la estructura del fotorreactor y el material utilizado garanticen unas condiciones de funcionamiento óptimas para el fotocatalizador, como la temperatura adecuada o la intensidad apropiada cuando la luz es absorbida por el fotocatalizador”, explica Kant.

El producto final consiste en paneles de polímero microestructurados. Para permitir la reflexión de la luz, los desarrolladores recubrieron estos componentes poliméricos con aluminio. El sistema ya se ha probado a escala de laboratorio.

Basándose en la reacción redox inducida por fotones del hexacianidoferrato de potasio (III), el equipo de Karlsruhe pudo demostrar una eficiencia fotocatalítica UV-vis del 5,8 por ciento. En comparación con los capilares de vidrio de cuarzo utilizados hasta ahora, se trata de una mejora que se multiplica por cuatro. Este nivel de eficiencia supone un 62% del límite teórico, según afirman los científicos en su publicación en la revista científica Joule.

En trabajos posteriores, el equipo de Karlsruhe colaborará con investigadores de la Universidad de Toronto para desarrollar un fotocatalizador adaptado al reactor y capaz de dividir el agua en hidrógeno y oxígeno con gran eficacia. A continuación, el catalizador se integrará en el reactor y se presentará para su producción en serie.

Al utilizar materiales de bajo coste y formas geométricas que pueden fabricarse con máquinas de producción comunes, los investigadores prevén un precio de 22 dólares estadounidenses por metro cuadrado de superficie del módulo del fotorreactor. El sistema es concebible en aplicaciones sobre tejado y en sistemas montados en el suelo, dice el comunicado del KIT.

Además, el módulo fotorreactor también puede producir agua potable. No obstante, el estudio no informa de si un sistema de este tipo puede producir suficiente agua potable para un hogar.