Un hallazgo publicado en Nature Materials puede ayudar a acelerar radicalmente la comercialización de tecnologías de fotosíntesis artificial y pilas de combustible de hidrógeno.

Hace tres años, científicos de la Universidad de Michigan descubrieron un dispositivo de fotosíntesis artificial hecho de silicio y nitruro de galio (Si/GaN) que aprovecha la luz solar en hidrógeno libre de carbono para pilas de combustible con el doble de eficiencia y estabilidad que algunas tecnologías anteriores.

Ahora, los científicos del Berkeley Lab en colaboración con la Universidad de Michigan y el LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) han descubierto una propiedad sorprendente y auto-mejorable en Si/GaN que contribuye al rendimiento altamente eficiente y estable del material para convertir la luz y el agua en hidrógeno libre de carbono.

“Nuestro descubrimiento es un verdadero cambio de juego”, dijo en un comunicado la autora principal Francesca Toma, científica del personal de la División de Ciencias Químicas en Berkeley Lab. Por lo general, los materiales en los sistemas de combustibles solares se degradan, se vuelven menos estables y, por lo tanto, producen hidrógeno de manera menos eficiente, dijo. “Pero descubrimos una propiedad inusual en Si/GaN que de alguna manera le permite volverse más eficiente y estable. Nunca había visto tanta estabilidad “.

Los materiales de fotosíntesis artificial anteriores son excelentes absorbentes de luz que carecen de durabilidad; o son materiales duraderos que carecen de eficiencia de absorción de luz.

Pero el silicio y el nitruro de galio son materiales abundantes y baratos que se utilizan ampliamente como semiconductores en la electrónica cotidiana, como los LED (diodos emisores de luz) y las células solares, dijo el coautor Zetian Mi, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Michigan, quien inventó los dispositivos de fotosíntesis artificial de Si/GaN hace una década.