Un equipo de investigación de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) de Corea ha lanzado una hoja artificial modular de vanguardia que satisface simultáneamente los requisitos de alta eficiencia, estabilidad a largo plazo y escalabilidad, marcando un gran paso adelante en la tecnología de producción de hidrógeno verde esencial para lograr la neutralidad de carbono.

Este sistema innovador, liderado conjuntamente por los profesores Jae Sung Lee, Sang Il Seok y Ji-Wook Jang de la Escuela de Ingeniería Energética y Química, imita las hojas naturales y produce hidrógeno utilizando solo luz solar y agua, sin necesidad de fuentes de energía externas, y sin emitir dióxido de carbono en el proceso: un método de producción de hidrógeno limpio. La investigación se publicó en la revista Nature Communications.

A diferencia de los sistemas fotovoltaico-electroquímicos (PV-EC) tradicionales (que generan electricidad primero y luego producen hidrógeno), este método convierte directamente la energía solar en energía química, reduciendo las pérdidas asociadas con la resistencia y minimizando al máximo el espacio de instalación. Sin embargo, desafíos previos relacionados con la baja eficiencia, durabilidad y escalabilidad han obstaculizado su implementación comercial.

Para resolver estos problemas, el equipo de investigación utilizó una capa absorbente de perovskita de cloruro de formamidiniotriyoduro de plomo dopada con cloro (Cl:FAPbI₃) y una capa de transporte de electrones de óxido de estaño dopado con cloro (Cl:SnO₂) insensible a la luz ultravioleta, fabricando fotoelectrodos basados en perovskita de alto rendimiento de 1 cm². Estas unidades se ensamblaron en una matriz de 4×4, construyendo un sistema modular escalable capaz de producir hidrógeno de manera estable utilizando solo luz solar.

Notablemente, todo el módulo alcanzó una eficiencia de conversión de solar a hidrógeno del 11,2 % bajo irradiación de sol único sin sesgo, superando el umbral del 10 % ampliamente considerado como referencia de viabilidad comercial.

El equipo atribuye este alto rendimiento y estabilidad a la combinación estratégica de absorbente de perovskita dopada con cloro, capa de transporte de electrones resistente a la UV y catalizador de níquel-hierro-cobalto (NiFeCo). Para asegurar la durabilidad, adoptaron una técnica de encapsulación especial con lámina de níquel y resina, permitiendo que el dispositivo opere continuamente durante 140 horas mientras mantiene el 99 % de su rendimiento inicial.

El profesor Jae Sung Lee enfatizó: "Este logro va más allá de demostraciones a escala de laboratorio, con una eficiencia a nivel de componente superior al 10 %, un hito clave hacia aplicaciones prácticas". Agregó: "La hoja artificial puede escalarse a paneles más grandes similares a los módulos fotovoltaicos, marcando un paso decisivo hacia la implementación comercial".