El corazón del sistema es un copolímero soluble en agua con unidades de tipo viologeno, una familia de moléculas que se usan desde hace años en baterías redox y que son capaces de aceptar y ceder electrones de forma reversible.
La “carga” se realiza iluminando la solución acuosa que contiene el polímero y un foto sensibilizador basado en rutenio junto con un donante sacrificio de electrones. Bajo la luz visible, el complejo de rutenio absorbe fotones, se excita y transfiere electrones al polímero. Esos electrones quedan atrapados en las unidades redox del copolímero, que actúan como un pequeño banco de carga. El sistema alcanza alrededor del 82 por ciento de estado de carga y se mantiene estable durante varios días bajo atmósfera inerte.
Cuando se quiere usar esa energía, la solución se vuelve ácida y se añade un catalizador de producción de hidrógeno. En ese entorno las cargas almacenadas se combinan con protones del agua y se forma hidrógeno gaseoso. En las mejores condiciones ensayadas, hasta un 72 por ciento de los electrones guardados acaban convertidos en moléculas de hidrógeno, incluso si el experimento se realiza horas después y sin volver a iluminar el sistema.
Después se neutraliza el medio, se ilumina de nuevo y el polímero vuelve a cargarse. Los autores han demostrado varios ciclos de carga, almacenamiento y descarga, con pérdidas moderadas de eficiencia a medida que se repiten los ciclos, algo esperable en esta fase temprana.
Qué se puede esperar a partir de ahora
Es tentador imaginar que esta tecnología llegará pronto a tejados y tejados solares, pero por ahora se trata de un sistema de laboratorio. Utiliza foto sensibilizadores de rutenio y catalizadores con platino o rodio, metales caros, y se ha probado en volúmenes pequeños y bajo condiciones muy controladas. Aun así, marca una prueba de concepto sólida de que es posible guardar la energía de la luz en un polímero y liberarla después como hidrógeno con rendimientos relativamente altos.
En un escenario realista, soluciones de este tipo podrían complementar la electrólisis convencional, sobre todo en aplicaciones descentralizadas o donde la red eléctrica sea frágil o inexistente. También encajan con una transición energética más “química”, en la que parte de la energía renovable se convierte en vectores como el hidrógeno para descarbonizar sectores difíciles de electrificar, desde la industria pesada hasta ciertos transportes.
Quedan retos importantes, como abaratar materiales, escalar el proceso y demostrar que el sistema aguanta miles de ciclos sin degradarse. El reloj climático corre más deprisa que la química, pero avances como este muestran que la ciencia está explorando caminos nuevos para aprovechar cada rayo de Sol con más inteligencia.
El estudio científico se ha publicado en la revista Nature Communications.
