Los investigadores del Instituto Madrileño de Estudios Avanzado Energía (IMDEA) lograron convertir al polémico CO2 en una fuente reutilizable para producir un combustible verde: el hidrógeno. El resultado es un nuevo material fotocatalizador capaz de producir cantidades récord de hidrógeno para generación.
Fotocatálisis para la producción de H2
El hidrógeno es un vector energético que cuenta con diferentes recursos naturales y formas de extracción. Una manera de obtención es a partir del agua, como la que está utilizando España para generar energía y de componentes orgánicos de bajo peso molecular, como el etanol, a partir de CO2.
El IMDEA aplicó la fotocatálisis para la generación de H2. Esta técnica consiste en una reacción fotoquímica que convierte la energía solar en energía química en la superficie de un catalizador. El grupo de investigación logró sintetizar y caracterizar un nuevo material fotocatalizador, capaz de producir cantidades récord de hidrógeno.
Material fotocatalizador
De acuerdo con lo que señalan algunas fuentes, el nuevo material se trata del IEF -11, una nueva red metal-orgánica (MOF, del inglés Metal-Organic Frameworks) a base de titanio con propiedades semiconductoras, pero cruciales para llevar a cabo la transformación energética de la forma más eficientemente posible.
Este material ha demostrado tener un amplio porcentaje de rendimiento en la producción de H2. El IEF-11 ha mostrado ser estable hasta 300º C sin perder eficiencia incluso tras 10 ciclos de fotocatálisis. Consigue mantener su integridad y una excelente absorción de la radiación solar.
Comparado con otros materiales similares, éste no requiere de la presencia de otros catalizadores ni la adición de otros compuestos para favorecer la reacción. El componente desarrollado por los investigadores del IMDEA Energía se utiliza como fotocatalizador para obtener hidrógeno mediante electrólisis del agua.
Entre sus ventajas, se puede destacar su estabilidad térmica y reciclabilidad. Durante estos procesos, hay fotocatalizadores que pueden dañarse, disminuyendo la producción de hidrógeno tras varios ciclos consecutivos.
Cómo se preparó el material IEF-11
El material se preparó calentando una mezcla de precursores dispersos en un disolvente en un reactor cerrado utilizando un método de síntesis combinatoria. Debido a su naturaleza nanométrica, solo fue posible resolver su estructura cristalina mediante una combinación de técnicas no convencionales.
Concretamente, la técnica de difracción de electrones tridimensional (3DED) y la difracción de rayos X en polvo, utilizando radiación sincrotrón. Además, se ha demostrado su extraordinaria estabilidad estructural y química en una amplia variedad de condiciones agresivas (pH, disolventes orgánicos e irradiación).
Como se ha mencionado en otras oportunidades, el hidrógeno es un componente importante para el funcionamiento del transporte en general y para obtener calor y electricidad.
Parte de la innovación del grupo IMDEA es utilizar como fuente el CO2 y lograr con esto una economía circular donde este gas, responsable del efecto invernadero que produce la quema de elementos fósiles, es reutilizado para convertirse en un combustible verde que, a su vez, permite mitigar el cambio climático.
Además de esto, la energía química obtenida de la energía solar mediante fotocatálisis, se puede almacenar y recuperar bajo demanda, con lo cual se reduce la emisión de gases contaminantes por la extracción de hidrógeno.
Los investigadores del IMDEA han señalado que el material cuenta con una potencial aplicación en, por ejemplo, paneles solares sumergidos en tanques de agua, parecidos a estos que colocaron recientemente en Los Alpes, en los que la absorción del elemento permitiría abaratar considerablemente los costes de funcionamiento, según reseña La Razón.
