Un equipo de investigación del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla, la Plataforma Solar de Almería (CIEMAT) y la Universidad Autónoma de Barcelona han comprobado que la combinación de óxidos de titanio y cobre amplía hasta un 10% la producción de hidrógeno verde en comparación con otros procesos.
Con el objetivo de mejorar la eficiencia en la producción de hidrógeno en plantas solares, los investigadores inciden en todos los actores que entran en juego: desde el diseño de los espejos orientados al sol, el material del que están hechos los tubos, el uso de alcoholes que utilizan junto al agua o el tipo de catalizadores que se utilicen. Estos últimos son compuestos que aceleran las reacciones químicas que se producen durante el proceso. Cuando estos materiales catalíticos se activan con energía solar el procedimiento se llama fotocatálisis.
Tras evidenciarse que los materiales fotocatalíticos todavía no logran resultados de eficiencia suficiente para la producción industrial de hidrógeno verde, los expertos proponen una nueva opción en el artículo ‘CuO–TiO2 pilot-plant system performance for solar photocatalytic hydrogen production’, publicado en la revista International Journal of Hydrogen Energy. Este método, que se basa en una mezcla combinada de dióxido de titanio y óxido de cobre como catalizadores, ha conseguir mejorar el proceso en la planta piloto del CIEMAT.
El dióxido de titanio (TiO2) es el más usado por su estabilidad química, abundancia, bajo impacto ambiental y por ser capaz de captar la luz ultravioleta. “Nosotros hemos incluido un metal de transición que funciona como cocatalizador y mejora la respuesta en la captación de electrones y su eficiencia, además de ser un material más accesible y económico”, indica a la Fundación Descubre el investigador del CSIC Gerardo Colón, coautor del artículo.
La novedad que plantean se basa en el precalentamiento de la mezcla de estos compuestos antes de agregarlos, con lo que obtienen una mejora en sus propiedades para la conversión de la luz solar y agua en hidrógeno.
El agua está compuesta de una molécula de oxígeno y dos de hidrógeno. En los fotorreactores, la luz solar incide sobre ella y la divide liberando el oxígeno a la atmósfera y obteniendo hidrógeno molecular.
Así, estos fotorreactores utilizan espejos para concentrar la luz del sol en un punto concreto. Bajo estos colectores cilíndrico-parabólicos, como se denominan a estos paneles, circulan una serie de tubos con agua y otro compuesto, normalmente alcohol. Mediante una reacción se reduce la molécula de agua y produce H2.
La planta piloto está formada por un tanque acoplado a un fotorreactor. Por su parte, las tuberías tienen una capacidad de 25 litros y por ellas circulan agua y alcohol, en este caso glicerol. Al producirse la reacción química que reduce las moléculas de agua por la acción de la energía solar, se obtiene hidrógeno y dióxido de carbono.
Los investigadores incluyeron una comparativa sobre la producción de hidrógeno teniendo en cuenta la incorporación de la mezcla con una proporción del 2 y el 7% de óxido de cobre, con un precalentamiento a 200 y 400 grados centígrados, durante un tiempo entre 1 y 6 horas. A continuación, se evaluó cuanto hidrógeno se obtenía bajo dos condiciones meteorológicas distintas: parcialmente nublado o soleado.
Los resultados finalizaron con valores de hasta un 10% más de producción de hidrógeno con un 7% de cobre a 200 grados centígrados y 3 horas de exposición, sin cambios significativos con la diferencia de radiación.
No obstante, durante el proceso, los investigadores han observado que el cobre se va disolviendo, dificultando las reacciones prolongadas. Por ello, esto supone un inconveniente a tener en cuenta para su aplicación a gran escala.
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