A medida que los países del mundo avanzan activamente en el proceso de descarbonización del transporte, el hidrógeno se ha convertido en un competidor clave en áreas donde las aplicaciones de baterías están limitadas. Especialmente en vehículos pesados, camiones de larga distancia, buques y aviones, la energía de hidrógeno muestra un gran potencial.

El profesor adjunto de la Universidad de Linköping (LiU) de Suecia, Jianwu Sun, señaló que los automóviles de pasajeros pueden equiparse con baterías, pero es difícil almacenar energía con baterías para camiones pesados, barcos o aviones; para estos medios de transporte, es necesario buscar energías limpias y renovables, y el hidrógeno es una buena opción.

El equipo de Sunwu está dedicado a desarrollar un material que pueda producir hidrógeno del agua solo utilizando luz solar, y este hidrógeno "verde" tiene la esperanza de proporcionar energía para el sector del transporte, compensando las deficiencias de los sistemas de baterías en estos campos.

La última investigación del equipo de la Universidad de Linköping introduce un nuevo material que puede aumentar sustancialmente la producción de hidrógeno solar. Los investigadores construyeron una estructura en capas, combinando carburo de silicio cúbico (3C-SiC), óxido de cobalto (Co₃O₄) y una capa catalizadora de hidróxido de níquel (Ni(OH)₂). El profesor Sun dijo que el objetivo de la investigación es analizar el rol de cada capa: "Es una estructura muy compleja, por lo que el enfoque de la investigación es entender la función de cada capa y cómo ayudan a mejorar el rendimiento del material".

Cuando este material se expone a la luz solar, genera cargas que descomponen el agua en hidrógeno y oxígeno. Sin embargo, el principal obstáculo para este tipo de sistemas es la recombinación de cargas, es decir, las cargas positivas y negativas se anulan mutuamente antes de desencadenar la reacción. El equipo logró una mejor separación de cargas integrando una estructura de tres capas, y el equipo de investigación reportó que su rendimiento es 8 veces mayor que el uso individual de 3C-SiC.

Actualmente, casi todo el hidrógeno en el mercado se produce usando combustibles fósiles como "hidrógeno gris", que emite hasta 10 toneladas de dióxido de carbono por tonelada de "hidrógeno gris", debilitando su estatus como combustible limpio. En comparación, el hidrógeno "verde" utiliza electricidad renovable para la descomposición del agua, pero incluso este método a menudo depende de fuentes de energía fuera de la luz solar directa. El equipo de Sunwu busca reducir esta dependencia, impulsando la reacción solo con energía solar para reducir costos y eliminar emisiones de carbono en el proceso de reacción.

Aunque el panorama es prometedor, esta tecnología aún no se ha comercializado. Actualmente, la eficiencia de la mayoría de los materiales utilizados para la descomposición fotoelectroquímica del agua solar es solo del 1-3%, y para escalar el hidrógeno "verde", la eficiencia del material debe alcanzar al menos el 10%. Sunwu cree que este objetivo es alcanzable, y estima que el equipo de investigación podría necesitar de 5 a 10 años para desarrollar un material que alcance esta eficiencia.

Alcanzar este estándar marcaría un punto de inflexión en la economía del hidrógeno, haciendo que el hidrógeno de bajo costo y sin carbono sea escalable lo suficiente para usos industriales y de transporte. Si tiene éxito, el material en capas desarrollado por el equipo del profesor Sun se convertirá en la piedra angular de la infraestructura de combustibles limpios en las próximas décadas. Los resultados de esta investigación se publicaron en el Journal of the American Chemical Society.