Producción de hidrógeno a partir de energía solar y etanol

La producción de hidrógeno mediante procesos fotocatalíticos es una de las opciones más prometedoras para obtener hidrógeno a partir de la luz solar. Hasta ahora, las investigaciones se han centrado en obtener hidrógeno a partir de agua. Sin embargo, la eficiencia de los fotocatalizadores estudiados para este sistema es muy baja. La reciente publicación en la revista Nature Chemistry de un sistema fotocatalítico de elevada eficiencia para la obtención de hidrógeno a partir de etanol supone un avance importante en este campo.

[Aida Ruiz - Universidad Rey Juan Carlos]

La producción de hidrógeno es un proceso clave para la generación de electricidad en el futuro. Actualmente, el hidrógeno se produce mayoritariamente a partir de combustibles fósiles, siendo necesario desarrollar procesos que no generen emisiones de CO2. Entre las posibilidades más prometedoras se encuentran los procesos fotocatalíticos con materiales semiconductores que permiten obtener hidrógeno a partir de la luz de sol.

El proceso fotocatalítico implica la excitación de un material semiconductor con fotones cuya energía sea igual o mayor a la diferencia de energía entre la banda de valencia y la banda de conducción de dicho material. Esto produce la excitación de un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción generándose un hueco en la primera. Estos pares electrón-hueco pueden recombinarse o bien reaccionar con especies absorbidas. Un fotocatalizador efectivo sería aquel que puede utilizar estos huecos y electrones de manera eficiente. Basándose en este principio se ha propuesto obtener el hidrógeno mediante la disociación fotocatalítica del agua. En la Figura 1 se muestra esquemáticamente el funcionamiento de este proceso.

 

 Figura 1. Disociación fotocatalítica del agua.

Hasta ahora, la obtención de hidrógeno a partir de luz solar se había basado en el uso de agua. Sin embargo, la eficiencia de los fotocatalizadores estudiados para este sistema no supera en 2,5 %, valor muy alejado del 30 % necesario para su aplicación práctica [1]. Por este motivo, la reciente publicación del trabajo sobre fotocatalizadores para la producción de hidrógeno a partir de etanol en la revista Nature Chemistry de la que se hace eco Europapress supone un avance importante en este campo [2-3]. Los autores de este trabajo han desarrollado un fotocatalizador basado en Au/TiO2 que es muy activo para la producción de hidrógeno a partir de etanol. Una de las grandes ventajas de este proceso es que el etanol puede producirse a partir de recursos renovables como residuos agroforestales y agrícolas. La reacción global del proceso es la siguiente:

 Los autores encontraron que la presencia del Au es fundamental para que se produzca la reacción porque evita que se produzca la recombinación de los electrones y los huecos. Utilizando un material que contiene entre 2-4 % de Au soportado sobre TiO2 se puede obtener una producción de hidrógeno de 5 L kgcat-1min-1, siendo el valor necesario para una celda de combustible de membrana polimérica de 15 L min-1. Las altas tasas de producción de hidrógeno obtenidas en este estudio demuestran que los catalizadores basados en Au son excelentes candidatos para la producción fotocatalítica de hidrógeno y su aplicación en pilas de combustible en sustitución de las reacciones de reformado. Aunque estas últimas todavía presentan producciones de hidrógeno más elevadas, deben realizarse a elevada temperatura, mientras que el proceso fotocatalítico tiene la ventaja de que puede realizarse a temperatura ambiente.

REFERENCIAS

[1]     Navarro, R. M.; Sánchez-Sánchez, M. C.; Alvarez-Galvan, M. C.; del Valle, F.; Fierro. J. L. G. Energy Environ. Sci., 2009, 2, 35–54.

[2]     Murdoch, M.; Waterhouse; G. I. N.; Nadeem, M. A.; Metson; J. B.; Keane, M. A.; Howe, R. F.; Llorca, J.; Idriss, H. Nature Chemistry. DOI: 10.1038/NCHEM.1048, 2011.

[3]     www.europapress.es

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Comentarios

Y…¿de donde sacas el etanol?

Y que producto de desecho se genera? acetaldehido? He sido incapaz de descargarme la referencia 2…

Estupendo post. La obtención de hidrógeno será el futuro de la electricidad. Enhorabuena por la actualidad y amplitud de la información. En la web http://www.andalucia10.org podréis visionar y rescatar muchas noticias del sector enérgico, os la recomiendo. Un saludo!!!

[...] El proceso fotocatalítico … [Seguir leyendo...] Compromiso social por la ciencia Master Site Feed Posts [...]

[...] el mensaje completo en: http://www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas from → Noticias ← Hyundai participó en la Cumbre Empresarial Europea con su [...]

Que tal me ayudas con la explicacion de la construccion de la celda de hidrogeno obtenida del sol, mi correo Lfpp22@hotmail.com o algun libro donde me explique como construirla y las pruebas..

que tal mi buen amigo gracias por tu deleitable informacion mira yo tengo mi carro que funciona con agua uso dos dias agua y 1 dia combustible gasolina pero eso de la electricidad ya esta resuelto pero por un poco de trabajo no lo he podido hace pero mi pregunta seria como puedo aplicar n mi dispositivo el au ya que quisiera mejorar mi sistema en cuanto a la mejora de produccion mas pura ya que en algunas ocaciones hace pequeñas explosiones mi carro es un vw podrias ayudarme a implementarlo y yo te digo como le hice para que funcionara a la perfeccion mi sistema como ves

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