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Un equipo de investigación liderado por científicos del Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) ha presentado un avance relevante en el campo del hidrógeno solar, una de las tecnologías que muchos expertos consideran clave para descarbonizar sectores difíciles de electrificar.
Los resultados, publicados en la revista Advanced Energy Materials en enero de 2026, describen el desarrollo de un fotoelectrodo basado en semiconductores orgánicos capaz de producir hidrógeno con una eficiencia sin precedentes para este tipo de materiales.
La investigación ha sido dirigida por el profesor Jin Young Kim, de la Graduate School of Carbon Neutrality de UNIST, junto con el profesor Han Young Woo de la Korea University.
El objetivo es avanzar hacia sistemas capaces de generar hidrógeno directamente a partir del agua y la luz solar, evitando combustibles fósiles o electricidad de origen contaminante.
El principio detrás de esta tecnología se conoce como fotoelectroquímica del agua. En términos sencillos, un fotoelectrodo semiconductor se sumerge en agua y se ilumina con luz solar.
La energía de la luz excita los electrones del material semiconductor. Estos electrones liberados desencadenan una reacción química que separa las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.
El hidrógeno producido puede almacenarse y utilizarse posteriormente como combustible limpio, ya sea en pilas de combustible, procesos industriales o incluso en transporte pesado.
Además, para acelerar estas reacciones suele utilizarse platino como catalizador, ya que reduce la energía necesaria para que ocurra la reacción química.
Los semiconductores orgánicos presentan ventajas claras frente a los materiales inorgánicos tradicionales, como el silicio o ciertos óxidos metálicos.
Son más ligeros, potencialmente más baratos y pueden fabricarse mediante procesos líquidos a baja temperatura, lo que abre la puerta a dispositivos flexibles o de gran superficie.
En cuanto a los incovenientes: la superficie de estos materiales suele ser hidrofóbica, es decir, repele el agua. Esto provoca que las partículas de platino no se distribuyan bien sobre el electrodo o que se desprendan con el tiempo. En otras palabras: la reacción química funciona… pero el sistema pierde estabilidad rápidamente.
Y es que, durante años, esta limitación ha ido frenando el avance y posterior desarrollo de los dispositivos orgánicos para producir hidrógeno solar.
Para superar ese problema, los investigadores diseñaron un nuevo polímero conductor especializado denominado PNDI-NI, que actúa como una capa intermedia entre el semiconductor orgánico y el catalizador.
Este polímero pertenece a la familia de los polielectrolitos conjugados, materiales capaces de transportar electrones y al mismo tiempo interactuar químicamente con el entorno.
La clave está en que el polímero combina propiedades hidrofílicas e hidrofóbicas, lo que mejora notablemente la humectabilidad de la superficie.
En la práctica significa que, el agua, puede interactuar mejor con el material, permitiendo que el platino se deposite de forma uniforme y estable.
Además, el polímero contiene iones yoduro, que facilitan la reducción química de los iones de platino hasta formar nanopartículas metálicas bien ancladas al electrodo. En cuanto a las partículas de platino, éstas crecen directamente sobre la superficie y quedan firmemente fijadas, lo que supone mejorar la actividad catalítica y la durabilidad del dispositivo.
El nuevo fotoelectrodo alcanzó una densidad de fotocorriente de 17,7 mA por centímetro cuadrado y una eficiencia ABPE (Applied Bias Photon-to-Current Efficiency) del 8,88 %.
Dentro del ámbito de los fotoelectrodos orgánicos, estas cifras representan uno de los rendimientos más altos reportados hasta la fecha.
Otro aspecto importante es la estabilidad operativa. Las mediciones de cronamperometría demostraron que el sistema mantiene su rendimiento durante periodos prolongados sin degradarse rápidamente.
Eso acerca este tipo de materiales a algo que hasta ahora parecía reservado a los sistemas inorgánicos: aplicaciones reales a escala industrial.
Por otro lado, un detalle interesante del trabajo es que todo el proceso puede realizarse en fase líquida. El polímero se deposita mediante técnicas relativamente simples y las nanopartículas de platino se forman directamente sobre la superficie del electrodo.
Esto abre la posibilidad de fabricación mediante procesos de recubrimiento en solución, similares a los que se utilizan en la industria de la electrónica impresa o en algunos paneles solares orgánicos.
Y es que, si se confirma su escalabilidad, podrían producirse grandes superficies activas con costes inferiores a los de los sistemas basados en materiales inorgánicos complejos. Además, el equipo señala que el método podría adaptarse a otros catalizadores distintos del platino, lo que ampliaría aún más su potencial.
Referencia: Advance Energy Materials
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