El equipo de científicos del Instituto de Ciencia de Tokio y la Universidad de Hiroshima presentó un nuevo fotocatalizador capaz de romper récords globales de eficiencia en la producción de combustibles limpios, mediante un proceso que utiliza luz solar, agua y dióxido de carbono (CO₂). Este avance se sustenta en un método de síntesis innovador que eleva la actividad catalítica del material utilizado hasta en 60 veces respecto a tecnologías previas.
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El nuevo material, un oxihaluro basado en plomo denominado Pb2Ti2O5.4F1.2 (PTOF), ha sido diseñado para explotar su capacidad de absorción de luz visible y su resistencia ante entornos químicos adversos. Utilizando un proceso de síntesis asistida por microondas a baja temperatura, los investigadores lograron fabricar partículas de PTOF con un tamaño inferior a 100 nanómetros y una alta porosidad, alcanzando una superficie específica de aproximadamente 40 m²/g, mientras que las partículas convencionales de este material cuentan con apenas 2.5 m²/g.
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En pruebas de conversión, el material logró un rendimiento cuántico sin precedentes: alrededor del 15% para la producción de hidrógeno molecular (H₂) y un 10% para la conversión de CO₂ en ácido fórmico, el cual es considerado un combustible líquido alternativo. Estos valores representan, según los responsables del estudio, los más altos a nivel mundial obtenidos mediante fotocatálisis con este tipo de materiales.
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Uno de los aspectos técnicos relevantes es la baja movilidad de los portadores de carga en las partículas de tamaño nanométrico. Sin embargo, la distancia reducida hacia la superficie del catalizador compensa este factor, permitiendo que los portadores de carga lleguen de manera efectiva para participar en las reacciones de generación de combustible, minimizando la recombinación y aumentando la eficiencia total del sistema.
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El estudio subraya la importancia del control morfológico de los oxihaluros como la clave del éxito para liberar todo su potencial en aplicaciones de conversión energética. El proceso desarrollado es ambientalmente amigable y evita el uso de condiciones extremas típicas de métodos anteriores.
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Como referencia comparativa, se destaca que equipos de investigación en China reportaron una eficiencia de conversión solar a hidrógeno del 9.91% empleando fotocátodos de sulfuro de cobre, zinc y estaño (CZTS-cu2ZnSnS4) elaborados mediante una técnica de capas de semillas precursoras, una cifra considerable aunque por debajo del rendimiento alcanzado por el material japonés.
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Este logro representa una contribución significativa para el desarrollo de tecnologías sostenibles de producción de energía y combustibles, consolidando un avance relevante frente a los desafíos energéticos globales y situando a los materiales oxihaluros de plomo como referentes en el campo de la fotocatálisis avanzada para la generación de hidrógeno y combustibles líquidos a partir de recursos abundantes como la luz solar y el CO₂.