Un equip de la UPC obté hidrogen, com a font d’energia, a partir d’etanol i la llum solar

Font: UPC

19/05/2011

Un equip d'investigadors de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), la University of Aberdeen (Escòcia) i la Universitat d'Auckland (Nova Zelanda) han aconseguit produir hidrogen, com a font d'energia, a partir d'etanol i llum solar. Els resultats del projecte es publiquen aquesta setmana a la revista científica Nature Chemistry.

Jordi Llorca, director de l'Institut de Tècniques Energètiques i investigador del Centre de Recerca en NanoEnginyeria de la UPC, és un dels autors d'aquest treball que constitueix un gran pas per utilitzar l'hidrogen com a alternativa als combustibles fòssils.

En el marc de la recerca s'ha desenvolupat un fotocatalizador en pols que facilita i abarateix el procés de producció d'hidrogen, ja que es fa a temperatura i pressió ambients, totalment escalable. El fotocatalitzador sòlid s'insereix en un recipient amb etanol i s'exposa a llum ultraviolada amb agitació, simulant la part més energètica de l'espectre solar. Aquest dispositiu conté un semiconductor de diòxid de titani que, en contacte amb la llum del sol, genera electrons que són capturats per nanopartícules metàl·liques d'or. Aquestes nanopartícules reaccionen amb les molècules d'alcohol per produir l'hidrogen. Llorca assenyala que "l'estructura del semiconductor i el contacte amb les nanopartícules són cabdals en el disseny del fotocatalitzador".

La quantitat d'hidrogen que es pot produir i d'energia que es pot generar depèn de la quantitat de catalitzador que s'utilitza i de l'àrea exposada a la radiació solar. Els investigadors han obtingut fins a 5 litres d'hidrogen per quilogram de catalitzador en un minut. Si posem 9 kg d'aquest nou catalitzador en un dipòsit d'etanol, l'exposem a la llum solar i, amb l'hidrogen generat, alimentem una pila de combustible, obtindrem una potència elèctrica de 3 kW, similar a la que disposa una llar.

Llorca preveu començar aviat a dissenyar reactors optimitzats per a aplicacions reals, com ara proveir d'electricitat un habitatge. Considera que aquest "és un pas important per introduir l'hidrogen com a vector energètic i alliberar-nos progressivament de la dependència dels combustibles fòssils". L'hidrogen té l'avantatge sobre l'electricitat que es pot emmagatzemar.

Procés econòmic amb recursos renovables
Fins ara, l'obtenció d'hidrogen a partir de la llum solar s'havia basat, en la majoria dels casos, en la utilització d'aigua. Però, tot i l'abundància i el baix preu de l'aigua, els rendiments generats fins al moment amb aquesta tècnica són molt baixos i el preu dels materials necessaris en el procés de producció massa elevat.

En canvi, els investigadors proposen fer servir l'etanol, que és un recurs renovable i econòmic. S'obté fàcilment a partir de residus forestals i deixalles agrícoles: de cada 100 grams de glucosa s'obtenen uns 50 grams d'etanol.

A més, el fotocatalitzador desenvolupat és molt més barat i senzill que els materials emprats en el procés amb aigua, ja que es basa en l'ús de partícules d'or amb una mida molt reduïda, de 2 a 12 nanòmetres (1 metre = 1 milió de nanòmetres).  Aquestes nanopartícules serveixen per capturar els electrons lliures que es generen quan l'òxid de titani, que es fa servir com a base de suport, entra en contacte amb la llum solar.

En el decurs d'aquest procés que es basa en l'energia solar, l'equip també ha descobert que la mida de les nanopartícules d'or no té cap influència en la producció d'hidrogen, a diferència del que passa en els processos més comuns, en els quals la pols catalizadora, per al seu funcionament, ha de ser escalfada a la temperatura de reacció (normalment més de 500 graus C) i,per tant, té un cost energètic.

D'altra banda, en treballar a temperatura i pressió ambients el catalitzador no es fa malbé, cosa que n'augmenta la durabilitat.

Els resultats del projecte es publiquen aquesta setmana a la revista científica Nature Chemistry, sota el títol ‘The effect of gold loading and particle size on photocatalytic hydrogen production from ethanol over Au/TiO2 nanoparticles'.

 

Article a la revista científica Nature Chemistry: http://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/abs/nchem.1048.html

Etiquetes: 

Relacionats

Acte
Acte
15/06/2019 - 11:30
La Fàbrica del Sol

Butlletí