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Grafeno para la obtención de hidrógeno solar

El hidrógeno está llamado a ser uno de los vectores clave en un futuro sistema energético circular independiente de los combustibles fósiles y basado en la energía solar. A día de hoy, la mayor parte del hidrógeno se obtiene a partir de gas natural, lo que no es sostenible a largo plazo. La mayor reserva de hidrógeno con la que contamos en la naturaleza es el agua, que sin embargo requiere un gran aporte de energía para “liberar” este hidrógeno en su forma elemental, H2, que es la forma útil desde un punto de vista energético. Lo más interesante en este sentido sería utilizar directamente la luz solar para obtener hidrógeno a partir del agua, tal y como hacen las plantas verdes y otros organismos fotosintéticos para obtener compuestos orgánicos para su propio alimento a partir del dióxido de carbono y también del agua. Para ello se necesitan materiales capaces de absorber energía en forma de luz y transferirla a las moléculas de agua, facilitando su conversión en oxígeno e hidrógeno y transformando de esta manera la energía lumínica en energía química. Estos materiales, denominados fotocatalizadores, deben presentar, entre otras propiedades, una buena conductividad electrónica para que la transferencia energética sea eficiente. En este sentido, la combinación de un fotocatalizador con otro material con alta conductividad puede conducir a una mejora en el proceso de esta fotosíntesis artificial, siempre y cuando la interacción entre ambos componentes sea la idónea. El grafeno es un material que ha captado mucha atención en los últimos años debido a sus singulares propiedades, que incluyen entre otras muchas una alta conductividad electrónica y unas características superficiales que lo convierten en un buen candidato para ser utilizado como promotor de la fotosíntesis artificial.

En colaboración con la Universidad de Cantabria, investigadores de la Unidad de Procesos Fotoactivados de IMDEA Energía han publicado recientemente un estudio sobre el grafeno como promotor de las reacciones implicadas en la obtención de hidrógeno a partir de agua en combinación con fotocatalizadores de tipo perovskita.* A través de diferentes técnicas físico-químicas, este trabajo arroja luz sobre las interacciones necesarias entre ambos materiales para que su combinación se traduzca en una eficiencia del proceso mayor que cuando se utilizan únicamente las perovskitas como catalizadores.

(*) Assessing the feasibility of reduced graphene oxide as an electronic promoter for photocatalytic hydrogen production over Nb-Ta perovskite photocatalysts. Catalysis Today (2020), en prensa, https://doi.org/10.1016/j.cattod.2020.05.027 

Más información: Fernando Fresno, Investigador Titular, Unidad de Procesos Fotoactivados. fernando.fresno@imdea.org

Fecha: 
Lunes, Julio 6, 2020