Energía y medio ambiente

El equipo convierte el agua en combustible de hidrógeno mediante la fotosíntesis

El equipo convierte el agua en combustible de hidrógeno mediante la fotosíntesis


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Con el crecimiento económico mundial surge una demanda de más energía. Pero nuestro planeta está a punto de sucumbir a las costumbres de nuestros parientes. Justo en este escenario entran en juego las soluciones energéticas eficientes y ecológicas.

Los científicos del Instituto de Tecnología de Israel han ideado una técnica de conversión de energía solar a combustible con una eficiencia récord. Su idea es implementar los mecanismos de la fotosíntesis para impulsar la eficiencia de conversión de energía a nuevas alturas.

Doctor. Lilac Amirav, el investigador principal del estudio, dice: "Queremos fabricar un sistema fotocatalítico que utilice la luz solar para impulsar reacciones químicas de importancia ambiental". Ella y su grupo en el Instituto de Tecnología de Israel están en el proceso de diseñar un fotocatalizador que pueda eliminar y aislar el hidrógeno del agua.

VEA TAMBIÉN: CIENTÍFICOS DESARROLLAN UN NUEVO CATALIZADOR QUE UTILIZA LA LUZ PARA CONVERTIR EL DIÓXIDO DE CARBONO EN COMBUSTIBLE

Ella explica "Cuando colocamos nuestras nanopartículas en forma de varilla en agua y las iluminamos, generan cargas eléctricas positivas y negativas", y agrega "Las moléculas de agua se rompen; las cargas negativas producen hidrógeno (reducción) y las cargas positivas producen oxígeno (oxidación). Las dos reacciones, que involucran las cargas positivas y negativas, deben tener lugar simultáneamente. Sin aprovechar las cargas positivas, las cargas negativas no se pueden encaminar para producir el hidrógeno deseado "

Aunque, como todos sabemos, los opuestos se atraen. Si las cargas positivas y negativas encuentran la oportunidad de fusionarse, se descartan entre sí y no nos dejan nada. Entonces, es necesario mantener partículas con diferentes propiedades de carga.

Para hacer eso, el equipo ha diseñado heteroestructuras únicas que incluyen diferentes semiconductores junto con catalizadores de metal y óxido de metal. Han construido un sistema modelo para estudiar la oxidación y la reducción que ocurren y han optimizado sus heteroestructuras para un mejor rendimiento.

En una investigación de 2016, el mismo equipo diseñó otra heteroestructura. El punto cuántico de seleniuro de cadmio en un extremo atrajo carga positiva mientras que la carga negativa se acumuló en el otro lado.

Amirav dijo: "Al ajustar el tamaño del punto cuántico y la longitud de la varilla, así como otros parámetros, logramos una conversión del 100% de la luz solar en hidrógeno a partir de la reducción del agua". En este sistema, una sola nanopartícula de fotocatalizador podría producir 360.000 moléculas de hidrógeno por hora.

Pero en este estudio anterior, solo se estudió la parte de reducción de la reacción. Para que funcione un convertidor de energía solar a combustible, también debemos manejar la otra parte, la oxidación. Amirav comenta: "Todavía no estábamos convirtiendo la energía solar en combustible", y explica: "Todavía necesitábamos una reacción de oxidación que proporcionara continuamente electrones al punto cuántico".

Es un desafío importante recorrer el proceso de oxidación del agua porque tiene varios pasos. Además, los subproductos de las reacciones se desvían del resultado al comprometer la estabilidad del semiconductor.

En su último estudio, han optado por un enfoque diferente. Esta vez, en lugar de agua, utilizaron un compuesto llamado bencilamina para la parte de oxidación. De esta manera, el agua se reduce a hidrógeno y oxígeno, mientras que la bencilamina se convierte en benzaldehído. El Departamento de Energía de Estados Unidos define del 5 al 10 por ciento como el "umbral de viabilidad práctica". La eficiencia máxima de este método se comparó con un 4,2%.

Los investigadores están buscando otros compuestos que puedan resultar viables para la conversión de energía solar a química. Con la IA de su lado, están buscando compuestos que encajen bien en este proceso. Amirav señala que este proceso ha sido fructífero hasta ahora.

Los resultados del estudio se presentarán en la Reunión y Exposición de Otoño de 2020 de la American Chemical Society (virtualmente, por supuesto).


Ver el vídeo: Cómo hacer un mini generador de hidrógeno. TUTORIAL (Septiembre 2022).


Comentarios:

  1. Issa

    Me parece que es una excelente idea. Completamente contigo estaré de acuerdo.

  2. Maukus

    Encuentro que no tienes razón.



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