El sistema fotoelectrodo ultra grande desarrollado por el equipo de investigación dirigido por el Dr. Jihye Lee en el Centro de Investigación de Litografía Nano. Crédito: Instituto de Maquinaria y Materiales de Corea (KIMM)
El Instituto de Maquinaria y Materiales de Corea (KIMM), bajo el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología, ha desarrollado una tecnología que de manera estable genera alta fotocorriente bajo la luz solar natural para producir hidrógeno de manera eficiente.
Al simplificar los procesos de múltiples pasos previamente complejos, este avance reduce drásticamente el tiempo de fabricación y se espera que acelere la comercialización de las tecnologías de producción de hidrógeno con energía solar.
El equipo de investigación dirigido por el Dr. Jihye Lee, investigador principal y jefe del Centro de Investigación de Nano-Litografía y Manufactura de la División de Investigación de Fabricación de Nano-Convergencia de Kimm, ha desarrollado una técnica para mejorar la productividad de los fotoelectrodios BIVO4 (Bismuth Vanadate), maximizando así la producción de hidrógeno.
Los resultados se han publicado en el Journal of Material Chemistry A
Bivo4 es un óxido de metal reconocido como un material clave para los sistemas solares de división de agua debido a su alta absorción de luz y eficiencia de conversión solar a hidrógeno (STH).
Anteriormente, las soluciones precursoras BIVO4 solo podían prepararse a concentraciones de hasta 100 mM. Esta limitación requirió más de ocho repeticiones de pasos de recubrimiento por espín y tratamiento térmico para formar películas delgadas de alto rendimiento, lo que ralentizó significativamente el proceso y aumentó el consumo de material, lo que resulta en una baja productividad.
El equipo de investigación dirigido por el Dr. Jihye Lee, director del Centro de Investigación de Litografía Nano en KIMM, ha demostrado con éxito un sistema de fotoelectrodos ultra-larga de 576 cm² utilizando un bivo₄ de alta concentración (Bismuth Vanadate) Tecnología de la solución de precursores (de la izquierda en la foto: Dr. Jihye Lee, estudiante investigador Hoyoung Lee). Crédito: Instituto de Maquinaria y Materiales de Corea (KIMM) Se está realizando un experimento para mejorar la eficiencia de la generación de hidrógeno utilizando células solares bajo la luz solar natural. Crédito: Instituto de Maquinaria y Materiales de Corea (KIMM)
Para superar estas limitaciones, el equipo de investigación desarrolló una solución precursora BIVO4 de alta concentración al mezclar de manera óptima acetilacetona, ácido acético y dimetil sulfóxido (DMSO). Con esta nueva solución, un recubrimiento de giro de un solo paso es suficiente para producir películas delgadas BIVO4 uniformes y de alto rendimiento, mejorando la productividad general en aproximadamente 5.9 veces en comparación con los métodos convencionales.
Además, el equipo fabricó un fotoelectrodo de 144 cm2 de área grande y conectó cuatro de ellos para crear un sistema de electrodos ultra grande de 576 cm2.
En particular, al vincular este sistema en paralelo con células solares de Si, lograron producir hidrógeno usando solo luz solar natural, sin ninguna fuente de energía externa. Este sistema generó fotocorrientes estables y altas incluso bajo la luz solar natural, mejorando significativamente la viabilidad económica y la eficiencia de la producción de hidrógeno ecológica y mejorando las perspectivas de comercialización.
El Dr. Jihye Lee declaró: “Esta investigación representa un avance en la eficiencia de fabricación y la productividad de los fotoelectrodos de gran área a través del desarrollo de una solución precursora BIVO4 de alta concentración. Esperamos que contribuya a acelerar la transición a la energía sostenible y la comercialización de la producción de hidrógeno verde”.
El equipo de investigación ha solicitado patentes nacionales y PCT (tratado de cooperación de patentes) basadas en esta tecnología.
Más información: Hoyoung Lee et al, avance en el proceso de fabricación de fotoanodos de área grande: solución precursora de alta concentración con mezcla de solventes y recubrimiento de giro de un paso para un alto rendimiento de PEC de BIVO4, Journal of Materials Chemistry A (2024). Doi: 10.1039/d4ta03349c
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología
Cita: Abrir la puerta a la producción en masa de hidrógeno verde utilizando la luz solar natural (2025, 22 de mayo) recuperada el 22 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-door-mass-sproduction-green-hydrogen.html
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