La división del agua es el proceso de descomposición del compuesto químico del agua en sus elementos constituyentes de hidrógeno y oxígeno. Hay muchos enfoques para la división del agua, el más común de ellos es la electrólisis, donde una corriente eléctrica pasa a través del agua para producir iones de hidrógeno y oxígeno. Aunque muchos métodos de división del agua no son energéticamente eficientes en términos de la energía requerida para separar el hidrógeno y el oxígeno del agua frente a la energía que se puede derivar más tarde del hidrógeno puro para combustible, el proceso se considera, no obstante, como una alternativa potencial para reemplazar un dependencia de los combustibles fósiles. Las aplicaciones que utilizan energía solar y nuevos catalizadores químicos para dividir el agua ofrecen un método prometedor para producir ganancias netas de energía renovable sin producir emisiones de gases de efecto invernadero u otros contaminantes en el proceso.
La división del agua fotocatalítica utilizando la energía de la luz o el uso de otras fuentes de energía renovable, como la energía eólica, se están empleando ahora para generar corriente eléctrica en nuevas formas de electrólisis. El objetivo es crear un sistema de división de agua que esté totalmente alimentado por fuentes de energía renovables, como la luz solar, lo que hace que la producción de hidrógeno sea competitiva frente a los combustibles fósiles. El desafío en el proceso ha sido desarrollar electrodos que estén hechos de materiales económicos y duraderos. Se ha descubierto que los compuestos de borato de cobalto y níquel ofrecen una mayor eficiencia y son baratos y fáciles de fabricar. Aunque estos nuevos compuestos de electrodos son seguros en los sistemas comerciales de producción de combustible solar, todavía no pueden competir con la eficiencia de los métodos de electrólisis industrial que utilizan compuestos alcalinos peligrosos como soluciones de electrolitos.
Los mecanismos de división del agua que ofrecen los más prometedores en términos de ganancia de energía se basan en el proceso de fotosíntesis que utilizan las plantas para convertir la luz solar en energía química. Si bien los sistemas naturales para esto son muy lentos y los sistemas artificiales que lo imitan inicialmente tenían una eficiencia de menos del 1% cuando se inició la investigación sobre ellos en 1972 en Japón, los nuevos procesos están aumentando los niveles de producción de hidrógeno. En 2007, investigadores japoneses comenzaron a recubrir electrodos hechos de silicio microcristalino hidrogenado con nanopartículas de platino, lo que aumentó aún más la estabilidad y la vida útil de los electrodos y su capacidad catalítica para dividir el agua.
Una investigación similar en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) en los Estados Unidos apunta a tasas de conversión de eficiencia solar a hidrógeno del 14% en el año 2015 con una mayor durabilidad de los electrodos de 1,000 horas en 2005 a 20,000 horas en 2015, también. A medida que aumenta esta eficiencia, el costo correspondiente de producir combustibles de hidrógeno disminuye, con un costo de producción de H en dólares estadounidenses (USD) por kilogramo ($ / kg)
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en 2005 a $ 360 / kg hasta $ 5 / kg en 2015. Incluso a este nivel, la división del agua para producir hidrógeno sigue siendo de tres a diez veces más cara que la generación de combustibles a base de hidrógeno a partir de la reforma de
gas natural
. La investigación aún tiene un largo camino por recorrer antes de que sea competitiva económicamente con el sector energético establecido.