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Almacenar energía solar y convertirla en hidrógeno días después es lo que un nuevo material desarrollado conjuntamente por investigadores de Ulm y Jena puede hacer, incluso en la oscuridad. El proceso es reversible y puede reactivarse varias veces mediante un regulador de pH. Los resultados se publicaron en la revista Nature Communications .
El hidrógeno verde es uno de los pilares más importantes de la transición energética. Se produce a partir de la luz solar mediante procesos fotocatalíticos. Actualmente existen diversas tecnologías para convertir y almacenar la energía solar en energía química.
Pero ahora, por primera vez, se ha desarrollado con éxito un material que puede almacenar la energía de la luz solar durante varios días y luego liberarla en forma de hidrógeno con solo pulsar un botón. "Se puede considerar como una combinación de una célula solar y una batería a nivel molecular", explica el profesor Sven Rau , director del Instituto de Química Inorgánica I de la Universidad de Ulm (Alemania).
Un copolímero soluble en agua con actividad redox se utiliza como material para el almacenamiento temporal de energía o electrones. Los copolímeros son macromoléculas compuestas por diferentes componentes orgánicos. Forman una estructura estable y están dotados de unidades funcionales con ciertas propiedades químico-físicas, en este caso, una actividad redox reforzada.
El sistema desarrollado por investigadores de Ulm y Jena alcanza una eficiencia de carga superior al 80 % y mantiene este estado durante varios días. "Cuando es necesario, podemos recuperar la energía química en forma de hidrógeno. Los electrones almacenados se utilizan eficientemente para este fin", afirma el profesor Ulrich S. Schubert , director del Instituto de Química Orgánica y Química Macromolecular de la Universidad Friedrich Schiller de Jena, quien coordinó el estudio junto con Rau.
Mediante la adición de un ácido y un catalizador de evolución de hidrógeno, los electrones almacenados en el polímero se combinan con protones; este proceso produce hidrógeno ´a demanda´. La eficiencia es asombrosamente alta, del 72 %. Otra gran ventaja es que este proceso también se lleva a cabo en la oscuridad, es decir, independientemente de que brille el sol.
Si la solución se neutraliza posteriormente, el sistema puede volver a exponerse a la luz y recargarse. "Esto se debe a que las reacciones redox basadas en polímeros son reversibles y permiten múltiples ciclos de carga, almacenamiento y catálisis. La ventaja del proceso es que no es necesario aislar el polímero previamente. Para reiniciar el sistema, simplemente hay que modificar el valor de pH", explican los dos autores principales del estudio, Marco Hartkorn (Universidad de Ulm) y el Dr. Robin Kampes (FSU Jena).
El interruptor de pH no solo tiene un lado práctico, sino también uno atractivo: cuando la batería se descarga en presencia de ácido, el color cambia de violeta a amarillo; si se recarga con luz, el amarillo se vuelve violeta y la batería se reactiva.
"El proyecto también reviste importancia científica, ya que combina conceptos muy diferentes del campo de la química, que de otro modo tendrían pocos puntos de contacto: a saber, la química de polímeros macromoleculares y la fotocatálisis", afirma el profesor Sven Rau.
Los investigadores están firmemente convencidos de que estos métodos para el desarrollo de hidrógeno ´a demanda´ también podrían utilizarse en procesos industriales de alto consumo energético, por ejemplo, para la producción de acero climáticamente neutro, que depende de un suministro fiable de hidrógeno verde.
"Los resultados abren nuevas perspectivas para tecnologías de almacenamiento solar rentables y escalables, y constituyen un pilar fundamental en el camino hacia una economía energética sostenible basada en la química", subraya el profesor Ulrich Schubert. El proyecto, en el que también participaron investigadores del Instituto Leibniz de Tecnología Fotónica de Jena, se llevó a cabo en el marco del Centro de Investigación Colaborativa TRR/SFB 234 ´CataLight´ de la Universidad de Ulm y la Universidad de Jena.
Referencia bibliográfica:
Un copolímero soluble en agua para el almacenamiento y la conversión de electrones en la evolución fotocatalítica de hidrógeno a demanda. M. Hartkorn, R. Kampes, F. Müller, L. Zedler, A. Edwards, Ph. Rohland, AK Mengele, S. Zechel, MD Hager, B. Dietzek-Ivanšić, M. Schmitt, J. Popp, US Schubert y S. Rau, en: Nature Communications, volumen 17, número de artículo: 1141 (2026), https://doi.org/10.1038/s41467-026-68342-2
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