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Proyecto NHyMPha

El pasado mes de junio arrancó en IMDEA Energía el proyecto NHyMPha, Materiales Híbridos Nanoestructurados para la Producción Fotoelectrocatalítica de Combustibles Solares, liderado desde la Unidad de Procesos Fotoactivados. Este proyecto está financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades en la convocatoria Proyectos I+D+i 2019, para las modalidades Retos Investigación y Generación de Conocimiento.

Uno de los procesos de valorización de CO2 de mayor interés desde el punto de vista del impacto energético y medioambiental es el de fotosíntesis artificial (FA), que supone no sólo un camino para la reducción y reutilización de las emisiones de CO2, sino también una forma de almacenamiento de la energía solar mediante la obtención de los llamados combustibles solares. Este proceso supone un reto tecnológico debido su complejidad y a la estabilidad de la molécula de CO2. Aunque hay avances en este campo, sigue siendo necesario desarrollar nuevos sistemas catalíticos con mayor actividad y dar respuesta a varios aspectos fundamentales. El proyecto NHyMPHa tiene como objetivo primordial la fotoelectro-reducción de CO2 para la obtención de combustibles solares. En este proyecto se plantea una estrategia integral y novedosa basada en el desarrollo de nuevos materiales híbridos multifuncionales que mejoren los rendimientos actuales de la FA, contribuyendo, al mismo tiempo, al entendimiento de los aspectos fundamentales del proceso. Los materiales híbridos estarán basados bien en la suma de semiconductores inorgánicos (principalmente oxidos metálicos) y redes poliméricas porosas (CPPs y/o COFs) o bien en híbridos tipo MOFs (acrónimo en inglés de Metal Organic Frameworks). Para llevar a cabo este proyecto es necesario la preparación de películas delgadas de estos materiales y para conseguirlo es necesario disponer de ellos en un tamaño reducido que permita su procesado. Por ello, es necesaria la nanoestructuración de todos los materiales implicados en una aproximación sintética desde abajo. Dada las diferentes naturalezas de los materiales se proponen diversas técnicas de nanoestructuración como son: procedimiento de crecimiento de películas epitaxiales (ALD Y PLD) para oxidos metálicos, técnicas de microfluidización (para CPPs y MOF), electropolimerización (CPPs) y crecimiento interfacial (COFs).

Todos los materiales serán caracterizados de manera extensa y dependiendo de su naturaleza, con las técnicas apropiadas. Por otra parte, un aspecto importante de cara a la optimización de estos materiales como fotoelectrocatalizadores es la elucidación de los mecanismos de reacción, que permitirá optimizar la actividad fotocatalítica y controlar la selectividad a determinados productos. Por esta razón, se llevará a cabo una caracterización in situ, lo que implica, entre otras, la utilización de instalaciones singulares como el sincrotrón ALBA por lo que contamos con un investigador de esta ICTS. La generación de combustibles solares se llevará a cabo en celdas fotoelectroquímicas a dos niveles: 

  1. a escala de laboratorio y 
  2. con fotocatalizadores seleccionados, en un reactor solar CPC.

Más información: Marta Liras, Investigador Titular de la Unidad de Procesos Fotoactivados, marta.liras@imdea.org

Fecha: 
Jueves, Noviembre 5, 2020