Un equipo de científicos en Suecia ha desarrollado un material revolucionario que multiplica por ocho la eficiencia de producción de hidrógeno a partir de agua usando solo la energía del sol. Este avance podría ser clave para descarbonizar sectores donde las baterías no son viables, como el transporte marítimo, aéreo o de carga pesada.

La urgencia de una energía limpia para el transporte que no puede electrificarse

En 2035, la Unión Europea prohibirá la venta de coches nuevos que usen gasolina o diésel. Para automóviles particulares, las baterías eléctricas representan una solución viable, pero no ocurre lo mismo con camiones pesados, barcos o aviones. Estos modos de transporte necesitan fuentes de energía más densas, sostenibles y versátiles. El hidrógeno aparece como una opción potente, siempre y cuando se pueda producir de forma limpia.

Actualmente, la mayor parte del hidrógeno que se usa en la industria es del tipo “gris”, derivado de gas natural, cuya producción emite grandes cantidades de CO₂. Para que el hidrógeno sea una verdadera alternativa verde, debe obtenerse de manera renovable.

Allí entra en juego el trabajo de la Universidad de Linköping, donde un grupo de investigadores liderado por Jianwu Sun ha dado un salto tecnológico al desarrollar un material que capta de forma eficiente la luz solar y la convierte directamente en energía química, sin necesidad de electricidad adicional. Esto reduce tanto el impacto ambiental como los costos de producción.

Un nuevo material en capas que aprovecha al máximo la luz solar

El avance clave del estudio está en el diseño de un material de tres capas: carburo de silicio cúbico (3C‑SiC), óxido de cobalto (Co₃O₄) y una capa catalítica de hidróxido de níquel (Ni(OH)₂). Esta combinación permite que, al incidir la luz solar, se generen cargas eléctricas que se separan de manera más eficiente para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.

Una dificultad técnica común en estos sistemas es que las cargas positivas y negativas tienden a reencontrarse y neutralizarse, lo que frena la reacción. Al ensamblar estas tres capas de forma precisa, el nuevo material evita esa pérdida energética, logrando un rendimiento ocho veces mayor que el del material base.

Este tipo de diseño abre nuevas posibilidades en la producción de hidrógeno directamente desde la luz solar, sin intermediarios eléctricos ni fuentes externas. Es un paso importante hacia sistemas más compactos, autónomos y rentables, especialmente valiosos para regiones con alta radiación solar y limitada infraestructura energética.

Más cerca de una producción solar eficiente y económicamente viable

El gran desafío para que el hidrógeno “verde” sea competitivo es la eficiencia. Hoy, la mayoría de los materiales experimentales apenas alcanza entre el 1 % y el 3 % de eficiencia en la reacción fotoquímica. El objetivo comercial es superar el 10 %, una meta que permitiría prescindir de electricidad renovable adicional y abaratar considerablemente el proceso.

El equipo de la Universidad de Linköping avanza hacia ese umbral con su innovador material. Según Jianwu Sun, podrían necesitar entre cinco y diez años para alcanzar esa marca, pero los resultados actuales ya muestran que vamos en el camino correcto. Además de su impacto ambiental positivo, este enfoque descentralizado podría llevar la producción de hidrógeno a sitios remotos o zonas industriales sin depender de grandes plantas eléctricas.

La investigación ha sido financiada por fundaciones suecas como STINT, ÅForsk, Olle Engkvist y Carl Tryggers, además del apoyo del gobierno a través del área estratégica de Materiales Funcionales Avanzados. Todo esto demuestra un fuerte compromiso nacional con el desarrollo de soluciones energéticas de próxima generación.

Referencia:

• Manipulating Electron Structure through Dual-Interface Engineering of 3C-SiC Photoanode for Enhanced Solar Water Splitting. Link.