{"id":135442,"date":"2025-10-28T11:58:50","date_gmt":"2025-10-28T10:58:50","guid":{"rendered":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=135442"},"modified":"2025-10-28T12:34:12","modified_gmt":"2025-10-28T11:34:12","slug":"la-revolucion-del-hidrogeno-solar-nuevos-polimeros-ultrananoestructurados-impulsan-el-futuro-de-la-energia-limpia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2025\/10\/28\/135442","title":{"rendered":"La revoluci\u00f3n del hidr\u00f3geno solar: nuevos pol\u00edmeros ultrananoestructurados impulsan el futuro de la energ\u00eda limpia"},"content":{"rendered":"

Autores: <\/strong>Sandra Palenzuela-Rebella, Teresa Naranjo, Miguel Gomez-Mendoza, Mariam Barawi, Marta Liras, V\u00edctor A. de la Pe\u00f1a O\u00b4Shea.<\/em><\/p>\n

El futuro del hidr\u00f3geno solar<\/strong> se impulsa desde la Unidad de Procesos Fotoactivados del Instituto IMDEA Energ\u00eda<\/strong>, en una l\u00ednea de investigaci\u00f3n liderada por V\u00edctor A. de la Pe\u00f1a O\u00b4Shea<\/strong> y Marta Liras<\/strong>, donde su equipo ha logrado avances que marcan un antes y un despu\u00e9s en el uso de materiales h\u00edbridos organo-inorg\u00e1nicos para la generaci\u00f3n de combustibles solares.<\/p>\n

En el marco del proyecto europeo FotoArt5.<\/strong>0-CM<\/strong> (TEC-2024\/TEC-308), como continuaci\u00f3n del proyecto FotoArt-CM<\/strong> (S2018\/ NMT-4367), junto con NanoCPP<\/strong> (899773) y el respaldo del Consejo Europeo de Investigaci\u00f3n (ERC-PoC)<\/strong>, se ha podido marcar un antes y un despu\u00e9s en el desarrollo de materiales para la conversi\u00f3n de energ\u00eda solar en hidr\u00f3geno. Estos resultados, obtenidos durante la tesis doctoral de Sandra Palenzuela-Rebella<\/strong>, demuestran el enorme potencial de las t\u00e9cnicas microflu\u00eddicas de alto rendimiento (HPMT, <\/strong>por sus siglas en ingl\u00e9s)<\/strong> para transformar la forma en que dise\u00f1amos y procesamos pol\u00edmeros conjugados porosos ultrananoestructurados (UN_CPPs, acr\u00f3nimo en ingl\u00e9s de Conjugated Porous Polymers<\/em>) como excelentes fotocatalizadores avanzados.<\/p>\n

Un salto tecnol\u00f3gico en la s\u00edntesis de pol\u00edmeros conjugados porosos ultrananoestructurados (UN_CPPs)<\/strong><\/h4>\n

La investigaci\u00f3n ha revelado que el uso de HPMT<\/strong> permite obtener pol\u00edmeros conjugados porosos ultrananoestructurados<\/strong> con propiedades sin precedentes frente a los obtenidos mediante las tradicionales t\u00e9cnicas de miniemulsi\u00f3n<\/strong>. Gracias a esta metodolog\u00eda, se han conseguido nanopart\u00edculas mucho m\u00e1s peque\u00f1as (\u224820\u201325 nm)<\/strong>, altamente homog\u00e9neas<\/strong> y con una dispersi\u00f3n de tama\u00f1o extremadamente baja<\/strong>.<\/p>\n

Estas mejoras no son solo morfol\u00f3gicas: el nuevo proceso proporciona dispersiones coloidales de estos materiales que son m\u00e1s estables, vers\u00e1tiles y procesables<\/strong>. A diferencia de las dispersiones de CPPs convencionales, los sintetizados mediante HPMT permanecen estables durante m\u00e1s de dos meses<\/strong> sin agregarse y permiten la fabricaci\u00f3n de pel\u00edculas delgadas de alta calidad<\/strong> por spin-coating<\/em>, fundamentales para su caracterizaci\u00f3n fotoelectroqu\u00edmica y su uso en dispositivos fotoelectroqu\u00edmicos.<\/p>\n

M\u00e1s superficie, m\u00e1s eficiencia<\/strong><\/h4>\n

Otro de los grandes hitos de este trabajo es el aumento dr\u00e1stico del \u00e1rea superficial de los CPPs<\/strong>. En particular, se analizaron los pol\u00edmeros UN_CPPs basados en colorantes BODIPY y BOPHY<\/strong> (denominados UN_CMPBDP<\/strong> y UN_IEP-7<\/strong>, respectivamente), comparando sus propiedades en funci\u00f3n de las distintas t\u00e9cnicas de s\u00edntesis empleadas<\/strong>: bulk<\/strong>, miniemulsi\u00f3n<\/strong> y ultraminiemulsi\u00f3n mediante HPMT,<\/strong> con el fin de evaluar c\u00f3mo cada metodolog\u00eda influye en su morfolog\u00eda y rendimiento fotocatal\u00edtico.1<\/sup> En el caso del UN_IEP-7<\/strong>, el \u00e1rea BET pas\u00f3 de apenas 56 m2<\/sup>\/g<\/strong> en su versi\u00f3n en bulk a 280 m2<\/sup>\/g<\/strong> tras su ultrananoestructuraci\u00f3n. Este incremento se traduce directamente en m\u00e1s superfie externa activa disponible para las reacciones fotocatal\u00edticas<\/strong>.<\/p>\n

La verdadera revoluci\u00f3n llega al combinar estos pol\u00edmeros con semiconductores inorg\u00e1nicos como el TiO2<\/sub><\/strong>, dando lugar a materiales h\u00edbridos con una eficiencia fotocatal\u00edtica espectacular. El fotocatalizador UN_IEP-7@T-10<\/strong>, con solo un 10 % de pol\u00edmero, alcanz\u00f3 una tasa de evoluci\u00f3n de hidr\u00f3geno de 3,10 mmol g-1<\/sup> h-1<\/sup> (\u01ba = 1,13 %)<\/strong>, lo que supone: 3 veces m\u00e1s que su equivalente no nanoestructurado, 2 veces m\u00e1s que el sintetizado por miniemulsi\u00f3n convencional, y \u00a139 veces m\u00e1s que el TiO2<\/sub> puro!<\/p>\n

Y todo ello, sin alterar la estructura qu\u00edmica ni el mecanismo de transferencia de carga<\/strong> del material, lo que demuestra la robustez del proceso y su enorme potencial para la producci\u00f3n sostenible de hidr\u00f3geno.<\/p>\n

De los colorantes BODIPY\/BOPHY a los nuevos pol\u00edmeros basados en Fenazina<\/strong><\/h4>\n

El \u00e9xito de la metodolog\u00eda HPMT no se detiene ah\u00ed. A partir de esta misma estrategia, se ha desarrollado un nuevo pol\u00edmero conjugado poroso ultrananoestructurado basado en fenazina (UN_IEP-27)<\/strong>, con resultados que superan incluso los anteriores. Este material introduce una unidad redox activa<\/strong> que puede alternar de forma reversible entre fenazina y dihidrofenazina<\/strong>, mejorando dr\u00e1sticamente la actividad fotocatal\u00edtica del sistema.2<\/sup><\/p>\n

El h\u00edbrido UN_IEP-27@T10<\/strong> logra tasas de evoluci\u00f3n de hidr\u00f3geno de 4,1 mmol g-1<\/sup> h-1<\/sup> (\u01ba = 1,52 %)<\/strong> en laboratorio y 0,11 mmol g-1<\/sup> h-1<\/sup> (\u01ba = 0,58 %)<\/strong> en condiciones reales de planta piloto solar. Tras optimizar las condiciones en atm\u00f3sfera inerte y pasar a su especie reducida (dihidrofenacina), la producci\u00f3n se eleva hasta 4,8 mmol g-1<\/sup> h-1<\/sup> (\u01ba = 1,76 %)<\/strong> en laboratorio y 0,34 mmol g-1<\/sup> h-1<\/sup> (\u01ba = 1,81 %)<\/strong> a escala piloto, llegando a obtener sin ninguna duda, unas de las producciones m\u00e1s altas reportadas hasta el momento.<\/p>\n

Hacia un futuro energ\u00e9tico m\u00e1s limpio<\/strong><\/h4>\n

Los resultados obtenidos consolidan el potencial de la ultrananoestructuraci\u00f3n y las t\u00e9cnicas microflu\u00eddicas de alto rendimiento<\/strong> como estrategias decisivas en el desarrollo de nuevos materiales fotocatal\u00edticos de alto rendimiento<\/strong>. Su aplicaci\u00f3n permite optimizar los procesos de conversi\u00f3n solar<\/strong> y avanzar hacia la producci\u00f3n escalable de hidr\u00f3geno verde<\/strong>, sentando las bases de una energ\u00eda m\u00e1s eficiente y sostenible.<\/p>\n

Como resultado de este trabajo, se ha registrado una patente<\/strong>3<\/sup> y se han publicado dos art\u00edculos cient\u00edficos de alto impacto en la revista <\/strong>Advanced Functional Materials<\/em>,1,2<\/sup> consolidando la relevancia internacional de esta l\u00ednea de investigaci\u00f3n y su potencial para transformar el futuro de la energ\u00eda limpia.<\/p>\n

Referencias bibliogr\u00e1ficas:<\/strong><\/p>\n

(1)      Palenzuela-Rebella, S.; Naranjo, T.; Gomez-Mendoza, M.; Barawi, M.; Liras, M.; de la Pe\u00f1a O\u00b4Shea, V. A. High-Performance Microfluidic Techniques toward Nanostructuration of BODIPY and BOPHY Based CPPs Hybrid Photocatalyst for Hydrogen Production. Adv. Funct. Mater.<\/em> 2024<\/strong>, 34<\/em> (40), 2403778. https:\/\/doi.org\/https:\/\/doi.org\/10.1002\/adfm.202403778.<\/p>\n

(2)      Palenzuela-Rebella, S.; Naranjo, T.; Gomez-Mendoza, M.; Barawi, M.; Alv\u00e1n, D.; Marcilla, R.; Liras, M.; de la Pe\u00f1a O\u00b4Shea, V. A. Ultra-Nanostructured Phenazine Conjugated Porous Polymers as Efficient Photocatalyst for Solar-Driven Hydrogen Production. Adv. Funct. Mater.<\/em> 2025<\/strong>, e09175. https:\/\/doi.org\/https:\/\/doi.org\/10.1002\/adfm.202509175.<\/p>\n

(3)      Liras, M.; Naranjo, T.; Palenzuela-Rebella, S.; Barawi, M.; de la Pe\u00f1a O\u2019Shea, V. A. Method for Preparing Conjugated Porous Polymers and Uses Thereof. European Patent number EP4293078 A1.<\/p>\n

Contactos:<\/strong><\/p>\n