Texto publicado por SUEÑOS;

Ciencia de los Materiales.

Nuevo catalizador para producir hidrógeno a partir del agua y el sol .

Investigadores del Instituto de Técnicas Energéticas (INTE) de la
Universidad Politécnica de Cataluña · BarcelonaTech (UPC) (España), de la
Universidad de Auckland (Nueva Zelanda) y de la Universidad King Abdullah de
Ciencia y Tecnología (Arabia Saudí) han desarrollado un sistema para
producir hidrógeno de una manera limpia, renovable y más rentable, a partir
del agua y la luz solar. Los científicos han fusionado las propiedades
ópticas de los cristales fotónicos tridimensionales (ópalos inversos de
óxido de titanio, TiO2) y nanopartículas de oro de 2-3 nanómetros, para
desarrollar un catalizador en polvo muy activo. El trabajo se ha publicado
en Scientific Reports, la revista open access de Nature.

Este nuevo fotocatalizador produce más hidrógeno que los desarrollados hasta
ahora. Ello se debe a que en el proceso se aprovechan las propiedades de los
cristales fotónicos y las propiedades de las nanopartículas de un metal. Se
trata de "poner en sintonía" ambos materiales para que el efecto se
amplifique, afirma el investigador Jordi Llorca, del INTE de la UPC. "Se
debe elegir el cristal fotónico adecuado y las nanopartículas adecuadas",
añade.

En cualquier fotocatalizador hecho a base de nanopartículas de oro y
cristales de óxido de titanio con luz ultravioleta, que es sólo una pequeña
parte de la radiación solar (por debajo del 3 %), el proceso es el
siguiente: la luz excita los electrones de TiO2 y los inyecta en la banda de
conducción, mientras deja agujeros en el otro lado. Los electrones
interaccionan con las nanopartículas de oro, que los mantienen retenidos. La
novedad es, según los científicos, utilizar un cristal fotónico 3D que
retenga la parte visible del espectro solar, justo en la energía donde los
electrones de las nanopartículas de oro "resuenan". De este modo se puede
aprovechar no sólo la parte ultravioleta del espectro solar, sino también la
parte visible, que es la mayoritaria. En consecuencia, el rendimiento del
proceso aumenta considerablemente.

Esquema gráfico de cómo funciona el nuevo catalizador. (Foto: UPC)

El nuevo catalizador tiene un gran potencial de aplicación en procesos
industriales. Hacer el paso del laboratorio a una planta industrial
implicaría, según el investigador Jordi Llorca, diseñar un reactor para
operar al aire libre con la energía solar utilizando un colector solar (para
aprovechar mejor la luz del sol).

Actualmente, una planta de producción convencional de hidrógeno a partir de
gas natural produce unas 300 toneladas de hidrógeno al día. Con el nuevo
catalizador desarrollado en la UPC, los investigadores han logrado obtener
0,025 litros de hidrógeno en 1 hora con 1 gramo de catalizador. Disponiendo
de 8 horas de sol al día, los científicos estiman que se necesitaría un área
de 10 x 10 km para producir el hidrógeno a escala industrial.

A diferencia de las plantas convencionales que trabajan con combustibles
fósiles y a 800 ºC, con el nuevo sistema la producción de hidrógeno es
limpia y renovable, pues el proceso fotoquímico se produce a temperatura
ambiente y sin coste, ya que se usa energía solar y agua. Por consiguiente,
los beneficios energéticos y medioambientales son considerables.

Los investigadores explican que han conseguido superar la meta del 5% en la
conversión de energía solar en hidrógeno a temperatura ambiente, que es el
límite a partir del cual se considera viable esta tecnología. La producción
renovable de hidrógeno es imprescindible para que éste se convierta en el
vector energético del futuro. (Fuente: UPC)