Nuevo catalizador para producir H

Inventan un nuevo catalizador para producir hidrógeno a partir de agua y sol

• El diseño lo han relizado en la Universidad Politécnica de Cataluña
• Han desarrollado un catalizador en polvo muy activo

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EFE 26.10.2013

Investigadores de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) han diseñado un nuevo catalizador para producir hidrógeno de manera limpia, renovable y rentable a partir del agua y el sol.

Los resultados de la investigación, que se han publicado en la revista 'Scientific Reports', abren la puerta a la producción renovable de hidrógeno, imprescindible, según la UPC, para que éste se convierta en el vector energético del futuro.

El invento ha sido obra de investigadores delInstituto de Técnicas Energéticas (INTE) de la UPC, de la Universidad de Auckland (Nueva Zelanda) y de laUniversidad King Abdullah de Ciencia y Tecnología(Arabia Saudí).

Los científicos han fusionado las propiedades ópticas de los cristales fotónicos tridimensionales (ópalos inversos de óxido de titanio, TiO2) y nanopartículas de oro de 2-3 nanómetros, para desarrollar un catalizador en polvo muy activo.

Según ha informado la UPC, este nuevo fotocatalizador produce más hidrógeno que los desarrollados hasta ahora porque en el proceso se aprovechan las propiedades de los cristales fotónicos y las propiedades de las nanopartículas de un metal.

Se trata de "poner en sintonía" ambos materialespara que el efecto se amplifique, ha explicado en un comunicado el investigador del INTE Jordi Llorca.
En cualquier fotocatalizador hecho a base de nanopartículas de oro y cristales de óxido de titanio con luz ultravioleta, la luz excita los electrones del TiO2 y los inyecta a la banda de conducción, mientras deja agujeros en el otro lado.

Una novedad, utiliza un cristal fotónico 3D 

La novedad es, según los científicos, utilizar un cristal fotónico 3D que retenga la parte visible del espectro solar, de manera que se puede aprovechar no sólo la parte ultravioleta del espectro solar, sino también la parte visible, que es la mayoritaria, con lo que el rendimiento del proceso aumenta considerablemente.

Según los inventores, el nuevo catalizador tiene un gran potencial de aplicaciónen procesos industriales.

Hacer el paso del laboratorio a una planta industrial implicaría, según Llorca, diseñar un reactor para operar al aire libre con el sol haciendo uso de un colector solar (para aprovechar mejor la luz del sol).

Actualmente, una planta de producción convencional de hidrógeno a partir de gas natural produce unas 300 toneladas de hidrógeno al día y con el nuevo catalizador desarrollado en la UPC, los investigadores han logrado obtener 0,025 litros de hidrógeno en sólo una hora con un gramo de catalizador.

Disponiendo de ocho horas de sol al día, los científicos estiman que se necesitaría un área de 10 por 10 kilómetros para producir el hidrógeno a escala industrial.

A diferencia de las plantas convencionales que trabajan con combustibles fósiles y a 800 grados centígrados, en el nuevo sistema la producción de hidrógeno es limpia y renovable, pues el proceso fotoquímico se produce a temperatura ambiente y sin coste, ya que se utiliza energía solar y agua, por lo que, las ganancias energéticas y medioambientales son considerables, ha destacado la UPC.

Los investigadores explican que han conseguido superar la meta del 5% en la conversión de energía solar en hidrógeno a temperatura ambiente, que es el límite a partir del cual se considera viable esta tecnología.

El rendimiento de las placas solares, se puede aumentar

Hablando en cerio

31 de enero de 2011

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Cualquiera que se haya enfrentado con la famosa“tabla periódica” recordará que los lantánidos y los actínidos son dos grupos de elementos que se escriben en dos filas un tanto arrinconadas, aparte del resto. Su denominación como “tierras raras” se debió a que al principio no se les concedió mucha utilidad, dada la dificultad para separar unos de otros a partir de los minerales que los contienen, pero nada tiene que ver su rareza con su abundancia. Así por ejemplo, el cerio (el primero de la izquierda) es más abundante que el plomo. De toxicidad baja o moderada, sus múltiples aplicaciones actuales van desde el pulido de lentes hasta su utilización como catalizadores en motores de combustión, pasando por la pirotecnia o la fabricación de aleaciones magnéticas.

Recientemente, un grupo de investigadores suizos y norteamericanos ha publicado en la revista Science unos prometedores resultados acerca de la posible aplicación del óxido de cerio en células solares. Este sencillo compuesto actúa como catalizador en dos reacciones simples que se pueden llevar a cabo utilizando energía solar: las descomposiciones del dióxido de carbono y del agua. Esta última es, de hecho, análoga a la que tiene lugar en lafotosíntesis que realizan las plantas. Los combustibles químicos que se derivan del proceso (monóxido de carbono e hidrógeno, respectivamente), relativamente fáciles de transportar, son los que luego se queman para recuperar la energía. Para estas reacciones, este nuevo procedimiento ha conseguido eficienciascercanas del 0,8%, un valor, que aunque parezca irrisorio, es enormemente superior al que se logra con los procedimientos actuales. La estabilidad del nuevo catalizador ha resultado excelente y puede emplearse a lo largo de cientos de ciclos. Los autores del estudio también proponen sencillas variaciones, como optimizar el aislamiento térmico y escalar el sistema a unas dimensiones bastante superiores a las que han empleado para sus estudios. Con estas mejoras del diseño, sin cambiar la química de la reacción, se conseguiría unrendimiento mucho mejor.
www.unav.es/acienciacierta/
José Ramón Isasi
Departamento de Química y Edafología

Obtienen hidrocarburos líquidos a partir de restos vegetales sin producir gases con efecto invernadero

Del papel a la refinería

5 de marzo de 2010 (A ciencia cierta)

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La Química Sostenible (conocida también como "Química Verde") se ocupa, entre otras cosas, de la preparación de productos químicos convencionales a partir de fuentes renovables. Un claro ejemplo son los biocombustibles de primera generación (tratadosrecientemente en "A Ciencia Cierta"), que se obtienen a partir de cosechas de plantas cultivables como el maíz o la caña de azúcar. Un paso más en la "sostenibilidad" consiste en emplear material de desecho para obtener productos aprovechables.

La gamma-valerolactona (GVL) es una molécula relativamente sencilla que puede obtenerse a partir de desechos vegetales como los que se generan en la industria del papel. Ahora, investigadores del Departamento de Ingeniería Química y Biológica de la Universidad de Wisconsin-Madison, cuyos trabajos en el campo de los biocombustibles ya habían sido reseñados en estas páginas, acaban de publicar en la revista Science un procedimiento muy simple para obtener hidrocarburos líquidos, similares a las gasolinas de nuestras refinerías.

Los científicos idearon un sistema que utiliza un catalizador barato y fácilmente regenerable que descompone la valerolactona en un hidrocarburo pequeño y CO₂. El hidrocarburo se combina posteriormente consigo mismo para producir moléculas más grandes, con propiedades idóneas para servir comocombustibles líquidos en automoción. El CO₂ liberado, por su parte, no produce efecto invernadero porque proviene del que las plantas habían captado previamente de la atmósfera. Incluso, como se genera durante este proceso a alta presión, podría emplearse para obtener otras sustancias de interés industrial en una reacción posterior.


José Ramón Isasi
Departamento de Química y Edafología