Científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk junto con equipos de la Universidad de Química y Tecnología de Praga y la Universidad Jan Evangelista Purkyne en Ústí nad Labem han desarrollado un nuevo material 2-D para producir hidrógeno, que es la base de las energías alternativas.
por la Universidad Politécnica de Tomsk
El material genera de manera eficiente moléculas de hidrógeno a partir de agua dulce, salada y contaminada mediante la exposición a la luz solar. Los resultados se publican en ACS Applied Materials & Interfaces .
«El hidrógeno es una fuente alternativa de energía. Por lo tanto, el desarrollo de tecnologías de hidrógeno puede convertirse en una solución al desafío energético global. Sin embargo, hay una serie de problemas que resolver. En particular, los científicos todavía están buscando métodos eficientes y ecológicos para producir hidrógeno. Uno de los principales métodos es descomponer el agua mediante la exposición a la luz solar. Hay mucha agua en nuestro planeta, pero solo unos pocos métodos adecuados para agua salada o contaminada. Además, pocos utilizan el espectro infrarrojo , que es 43% de toda la luz solar «, señala Olga Guselnikova, una de las autoras e investigadora de la Escuela de Investigación de TPU de Química y Ciencias Biomédicas Aplicadas.
El material desarrollado es una estructura de tres capas con un espesor de 1 micrómetro. La capa inferior es una fina película de oro, la segunda está hecha de platino de 10 nanómetros y la tercera es una película de estructuras organometálicas de compuestos de cromo y moléculas orgánicas .
«Durante los experimentos, regamos el material y sellamos el recipiente para tomar muestras periódicas de gas y determinar la cantidad de hidrógeno. La luz infrarroja provocó la excitación de la resonancia del plasmón en la superficie de la muestra. Los electrones calientes generados en la película de oro se transfirieron a la capa de platino . Estos electrones iniciaron la reducción de protones en la interfaz con la capa orgánica. Si los electrones alcanzan los centros catalíticos de los marcos metal-orgánicos, estos últimos también se usaron para reducir los protones y obtener hidrógeno «, explica Guselnikova.
Los experimentos han demostrado que 100 centímetros cuadrados del material pueden generar 0,5 litros de hidrógeno en una hora. Es una de las tasas más altas registradas para materiales 2-D.
“En este caso, el marco metal-orgánico también actuó como filtro. Filtró impurezas y pasó agua ya purificada sin impurezas a la capa de metal. Es muy importante, porque, aunque hay mucha agua en la Tierra, su principal el volumen es sal o agua contaminada. Por lo tanto, deberíamos estar preparados para trabajar con este tipo de agua ”, apunta.
En el futuro, los científicos esperan mejorar el material para hacerlo eficiente tanto para los espectros infrarrojos como visibles.
«El material ya demuestra una cierta absorción en el espectro de luz visible, pero su eficiencia es ligeramente menor que en el espectro infrarrojo. Después de la mejora, se podrá decir que el material trabaja con el 93% del volumen espectral de la luz solar», agregó. Añade Guselnikova.
