De la Universidad de Tianjin se supo que el equipo de química de nueva energía de la Facultad de Ingeniería Química de la universidad logró un avance en el campo de la descomposición fotoelectroquímica del agua sin sesgo para producción de hidrógeno. El equipo desarrolló con éxito un dispositivo de fotoánodo semitransparente de alta eficiencia y estabilidad, elevando la eficiencia de conversión solar-hidrógeno al 5,1%, estableciendo un nuevo récord para sistemas similares. Este resultado proporciona una nueva ruta tecnológica para la investigación y desarrollo de "hojas artificiales", y la investigación relacionada se publicó en Nature Communications.

Con el agravamiento de la crisis energética y los problemas ambientales, la energía solar se ha convertido en una solución importante debido a sus características limpias y sostenibles. En respuesta al problema de intermitencia de la energía solar, la tecnología de descomposición del agua solar sin sesgo puede utilizar directamente la energía solar para descomponer el agua y producir hidrógeno, convirtiendo la energía solar inestable en hidrógeno almacenables, proporcionando una nueva vía para enfrentar los desafíos energéticos y ambientales.

Sin embargo, la lenta tasa de reacción de oxidación del agua en el fotoánodo restringe severamente la mejora de la eficiencia de la descomposición solar del agua sin sesgo. En respuesta a este cuello de botella técnico, el equipo de química de nueva energía de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de Tianjin desarrolló con éxito un dispositivo de fotoánodo de sulfuro de indio semitransparente de vanguardia. "Este diseño semitransparente resuelve ingeniosamente el problema de que las capas metálicas tradicionales no pueden ser conductoras y transparentes al mismo tiempo." El autor correspondiente del artículo y profesor de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de Tianjin, Wang Tuo, dijo: "No solo mejora significativamente la tasa de reacción de oxidación del agua, sino que también permite que parte de la luz solar penetre hasta el fotoánodo, reduciendo sustancialmente la pérdida de energía de la luz solar y rompiendo eficazmente la barrera de transmisión de electrones fotoexcitados a través de la interfaz."

Los experimentos indican que este dispositivo logra una eficiencia de conversión solar-hidrógeno del 5,1% en un sistema independiente impulsado completamente por luz solar, superando el límite del 5% de tasa de conversión para sistemas anteriores que utilizan fotoácodos basados en silicio y fotoánodos completamente inorgánicos.

Este resultado proporciona un esquema innovador para el diseño de fotoánodos semitransparentes, abriendo nuevas ideas para la investigación y desarrollo de electrodos fotoeléctricos en tándem multicomponentes. Con la optimización tecnológica, en el futuro se podría desarrollar "hojas artificiales" eficientes, de bajo costo y duraderas, aplicadas en fachadas de edificios, techos o estaciones de producción de hidrógeno en desiertos. Esta tecnología tiene la esperanza de convertirse en una vía importante para la producción de hidrógeno, impulsando la aplicación amplia de energías limpias y realizando un ciclo de energía verde derivado del sol y el agua.