Para producir hidrógeno sin contaminar (la elaboración ahora se hace con gas natural) las celdas solares pueden ser una excelente opción.
El procedimiento sería el siguiente:
En el momento en que una corriente eléctrica, generada cuando la luz solar tenga contacto con las celdas, pase por el agua que la celda contiene, en uno de sus electrodo se producirán burbujas de hidrógeno, y en otro de oxígeno.
Aunque existe un problema: si el hidrógeno y el oxígeno separados se reúnen de nuevo, puede generarse una explosión, ya que cuando se hace reaccionar hidrógeno molecular con oxígeno molecular, se produce una oxidación que libera gran cantidad de energía. Por lo tanto, es necesario cerciorarse de que ambos elementos permanezcan aislados.
Incluso se habla de que ayudaría a producir metano que a su vez impulsa el funcionamiento de las celdas solares.
El sistema podría contribuir al desarrollo de ‘hojas artificiales’ altamente eficientes, capaces de replicar el sofisticado proceso de la fotosíntesis con el que las plantas convierten la luz del sol, el agua y el dióxido de carbono en oxígeno y combustible (en este caso, en forma de carbohidratos o de azúcares).
Estas hojas artificiales contienen tres componentes: dos electrodos (un fotoánodo y un fotocátodo) y una membrana con la nueva película, que es de óxido de níquel.
El fotoánodo utilizaría la luz solar para oxidar las moléculas de agua y así generar oxígeno, protones, y electrones. El fotocátodo, por su parte, recombinaría los protones y los electrones para formar gas hidrógeno.
Otro de los elementos importantes es la película creada con la membrana que recubriría ambos electrodos y mantendría a estos dos gases separados con el fin de evitar una explosión. De esta forma, el hidrógeno sería recolectado bajo presión para dirigirlo de forma segura por una tubería.
Previamente, se había intentado recubrir estos electrodos con semiconductores comunes, pero un problema importante de estos materiales es que desarrollan una capa de óxido cuando son expuestos al agua.
La película evita este problema, porque es impermeable al agua, además de ser conductora de la electricidad, tiene gran transparencia a la luz entrante, y funciona como un buen catalítico, propiciando la reacción para la producción del oxígeno y el combustible (hidrógeno).
A pesar del avance, los investigadores advierten que el desarrollo de un producto comercial capaz de convertir la luz solar en combustible aún está lejos. Otros componentes del sistema, como el fotocátodo, también deben ser perfeccionados todavía.