Este trabajo analiza la aplicación de la energía solar a la química, centrándose en la producción de hidrógeno mediante celdas fotoelectroquímicas (PEC) sin sesgo externo, con el objetivo de evaluar su potencial como alternativa sostenible a los sistemas convencionales basados en combustibles fósiles. El trabajo presenta una revisión de los fundamentos teóricos que rigen los procesos fotoelectroquímicos, incluyendo la interacción luz-materia, la electrólisis del agua, la fotocatálisis y el comportamiento electrónico de los semiconductores. Se analizan en profundidad los principales factores que limitan el rendimiento de las celdas PEC, como la absorción de fotones, la separación y el transporte de los portadores de carga, la recombinación electrón-hueco y la cinética de las reacciones HER y OER. El trabajo revisa los materiales fotocatalíticos más relevantes, tanto para fotoánodos (TiO₂, BiVO₄) como para fotocátodos (p-Si, Cu₂O), así como los catalizadores y materiales auxiliares utilizados en estas tecnologías. Finalmente, se realiza una revisión del estado del arte centrada en celdas PEC, un análisis medioambiental del proyecto y un análisis económico preliminar basado en el coste nivelado del hidrógeno (LCOH), comparando la viabilidad de los sistemas PEC con otras rutas de producción de hidrógeno. Los resultados indican que, a pesar de las limitaciones actuales en eficiencia y estabilidad, las celdas PEC representan una tecnología con un elevado potencial a largo plazo si se resuelven los retos tecnológicos y económicos asociados.

Aquest treball analitza l’aplicació de l’energia solar a la química, enfocant-se en la producció d’hidrogen mitjançant cel·les fotoelectroquímiques (PEC) sense biaix extern, amb l’objectiu d’avaluar-ne el potencial com a alternativa sostenible als sistemes convencionals basats en combustibles fòssils. El treball presenta una revisió dels fonaments teòrics que regeixen els processos fotoelectroquímics, incloent-hi la interacció llum-matèria, l’electròlisi de l’aigua, la fotocatàlisi i el comportament electrònic dels semiconductors. S’analitzen en profunditat els principals factors que limiten el rendiment de les cel·les PEC, com l’absorció de fotons, la separació i el transport dels portadors de càrrega, la recombinació electró-forat i la cinètica de les reaccions HER i OER. El treball revisa els materials fotocatalítics més rellevants, tant per a fotoànodes (TiO₂, BiVO₄) com per a fotocàtodes (p-Si, Cu₂O), així com els catalitzadors i materials auxiliars utilitzats en aquestes tecnologies. Finalment, es revisa l’estat de l’art centrada en cel·les PEC, una anàlisi mediambiental del projecte i una anàlisi econòmica preliminar basada en el cost anivellat de l’hidrogen (LCOH), comparant la viabilitat dels sistemes PEC amb altres rutes de producció d’hidrogen. Els resultats indiquen que, tot i les limitacions actuals en eficiència i estabilitat, les cel·les PEC representen una tecnologia amb un elevat potencial a llarg termini si es resolen els reptes tecnològics i econòmics associats.

This work analyzes the application of solar energy to chemistry, focusing on hydrogen production through bias-free photoelectrochemical (PEC) cells, with the aim of evaluating their potential as a sustainable alternative to conventional systems based on fossil fuels. The work presents a review of the theoretical foundations governing photoelectrochemical processes, including light–matter interaction, water electrolysis, photocatalysis, and the electronic behavior of semiconductors. The main factors limiting the performance of PEC cells are analyzed in depth, such as photon absorption, charge carrier separation and transport, electron–hole recombination, and the kinetics of the HER and OER reactions. The work reviews the most relevant photocatalytic materials, both for photoanodes (TiO₂, BiVO₄) and photocathodes (p-Si, Cu₂O), as well as the catalysts and auxiliary materials used in these technologies. Finally, a state-of-the-art review focused on PEC cells is presented, together with an environmental assessment of the project and a preliminary economic analysis based on the levelized cost of hydrogen (LCOH), comparing the viability of PEC systems with other hydrogen production routes. The results indicate that, despite current limitations in efficiency and stability, PEC cells represent a technology with high long-term potential if the associated technological and economic challenges are addressed.