Investigadores del IMDEA están desarrollando un material para producir hidrógeno a gran escala

Investigadores del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados (IMDEA) están desarrollando un material que abre un nuevo campo para la producción de combustibles solares. Han conseguido sintetizar y caracterizar un nuevo material fotocatalizador capaz de producir cantidades récord de hidrógeno para generación.

Explican desde IMDEA Energy que la generación de combustibles verdes es actualmente un tema de investigación fundamental asociado a la creciente demanda de energía. Típicamente los combustibles solares más empleados están basados en hidrógeno. Se obtiene a partir del agua y de compuestos orgánicos de bajo peso molecular, como el etanol, a partir de CO2.

Ambos pueden considerarse prácticamente fuentes inagotables de portadores energéticos. De hecho, han mostrado su aplicación más habitual en el sector de la movilidad: coches propulsados por hidrógeno o autobuses con etanol. Sin embargo, también se utilizan para generar calor y electricidad.

Las investigaciones del IMDEA se basan en la fotocatálisis, reacción fotoquímica que convierte la energía solar en energía química en la superficie de un catalizador. Hemos hablado de la fotocatálisis anteriormente, en relación con otras investigaciones. Señalan desde IMDEA que parece una vía prometedora para producir H2 sólo a partir del agua.

Material fotocatalizador de IMDEA

Los investigadores han logrado sintetizar y caracterizar un nuevo material fotocatalizador capaz de producir cantidades récord de hidrógeno para la generación de combustibles solares.

El material, denominado IEF-11, es una nueva red metal-orgánica (MOF, del inglés Metal-Organic Frameworks) a base de titanio con propiedades semiconductoras cruciales para llevar a cabo la transformación energética de la forma más eficientemente posible.  Con él, es posible producir cantidades récord de hidrógeno como combustible solar con los mayores rendimientos globales observados hasta el momento.

Además, comparado con otros materiales similares, éste no requiere de la presencia de otros catalizadores ni la adición de otros compuestos para favorecer la reacción.

Otro aspecto destacable es su estabilidad térmica y reciclabilidad. Durante estos procesos, el fotocatalizador puede verse dañado, disminuyendo la producción de hidrógeno tras varios ciclos consecutivos. Sin embargo, 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.

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).