Por Endika Vásquez

4 de marzo de 2021

Ecología

Hidrógeno sostenible mediante puntos de polímero.

El hidrógeno para su uso como fuente de energía puede ser extraído de forma sostenible a partir del agua y luz solar, mediante el uso de nanopartículas de polímero catalíticas desarrolladas en la Universidad de Uppsala. En las pruebas de laboratorio, estos denominados "puntos de polímero" dieron resultados prometedores en lo que a estabilidad y rendimiento se refiere. El estudio fue publicado en el diario Journal of the American Chemical Study.

Una de las elecciones más viables como fuentes de energía es el hidrógeno, ya que proviene del agua y la luz solar, ambas fuentes renovables. El problema surgía con el requerimiento de fotocatalizadores para este proceso, pues eran basados en metales normalmente tóxicos.
Como alternativa, un grupo de investigadores liderado por Haining Tian en el Laboratorio Ångström de la Universidad de Uppsala está en proceso de desarrollo de fotocatalizadores orgánicos, diseñados para ser tanto eficientes en gastos como sostenibles.

El tamaño de los puntos de polímero es tan reducido que les permite distribuirse de forma homogénea en el agua, de manera que pueden cubrir mayor superficie de reacción que los fotocatalizadores convencionales. Esto permite que se pueda almacenar más luz en forma de gas de hidrógeno. El equipo ha desarrollado un punto consistente de tres componentes, el cual ha demostrado resultados muy satisfactorios en rendimiento catalítico y estabilidad.

"Combinar multitud de componentes capaces de absorber luz a diferentes longitudes de onda es la forma más sencilla de crear un sistema en el que todas las superficies visibles capturan luz. Pero hacer que estos componentes trabajen bien en conjunto en un sistema fotocatalítico es un desafío." Explica Haining Tian, Docente de fisicoquímica en la Universidad de Uppsala.

Para analizar la efectividad de los componentes en conjunto, los investigadores emplearon técnicas espectroscópicas en las que el punto de polímero era expuesto a la luz por un tiempo determinado. Así, fueron capaces de rastrear la creación de intermedios de reacción eran creados y, bajo iluminación, desaparecidos.

"Es emocionante ver que tanto la transferencia de energía ultrarrápida como la transferencia de electrones tienen lugar en una partícula, y que esto ayuda al sistema a hacer uso de la luz y separar la carga para el proceso catalítico", dice el autor principal del estudio, Aijie Liu, investigador postdoctoral en el Departamento de Química del Laboratorio Ångström.

Los investigadores han tenido éxito en la optimización del sistema de tres componentes para que pueda catalizar la conversión de energía solar a hidrógeno con un 7% de eficiencia a 600 nanómetros. Lo cual es una sustancial mejora con respecto al 0.3% que habían obtenido anteriormente mediante el uso de partículas de un solo componente. Otro problema que se presentaba era la degradación prematura de los catalizadores, pero actualmente los desarrolladores no discernieron ninguna clase de degradación aún tras 120 horas de pruebas.


Fuentes: Universidad de Uppsala