Finlandia, Hidrógeno verde Fotoelectroquímica.

Investigadores de la Universidad de Jyväskylä (Finlandia) han liderado una colaboración internacional para estudiar cómo los materiales semiconductores permiten la producción de hidrógeno verde mediante la fotoelectroquímica. Simulaciones atómicas innovadoras y experimentos (espectro)electroquímicos precisos han revelado los mecanismos básicos que subyacen a la reacción de desprendimiento de hidrógeno en un semiconductor prototípico de dióxido de titanio y respaldan el desarrollo de nuevos materiales para la producción de hidrógeno.

semiconductores constituyen una alternativa posible, aunque relativamente poco explorada, para la generación de hidrógeno. “A diferencia de los catalizadores tradicionales a base de metales, los materiales semiconductores pueden utilizar elementos más comunes y menos costosos. Sin embargo, el desarrollo de electrodos semiconductores se ha visto ralentizado por el hecho de que sus propiedades electroquímicas y catalíticas no se comprenden bien”, explicó la profesora Karoliina Honkala y el profesor titular e investigador de la Academia, Marko Melander, de la Universidad de Jyväskylä, quienes dirigieron la investigación.

Gracias a su nuevo enfoque, la teoría funcional de la densidad con potencial interno constante, Melander y Honkala han superado recientemente algunas de las limitaciones importantes, lo que permite incluir el potencial del electrodo en la simulación de la electroquímica de de semiconductores. “Desarrollamos este método hace dos años y abre nuevas posibilidades para el modelado de electrodos semiconductores”, explicó Melander, para añadir:

“En el presente estudio, lo aplicamos al estudio de la reacción de evolución de hidrógeno en un electrodo semiconductor de TiO₂ . Nuestras simulaciones mostraron cómo y por qué la modificación del potencial del electrodo permite la producción de hidrógeno en el TiO₂. Mediante los cálculos realizados en colaboración con nuestros socios, predijimos que se forman centros de carga locales, denominados polarones, en la superficie del TiO₂ y que estos catalizan la evolución de hidrógeno”.