La producción industrial de hidrógeno, supone una considerable huella de CO2. En la actualidad, el desafío por alternativas de energía verdes y sostenibles, nos ha mostrado la capacidad que ofrece el hidrógeno como energía. A pesar de sus notables ventajas, y de ser una fuente de energía con mucha relevancia, su producción tiene como consecuencia una significativa huella de CO2. El hidrógeno solar puede ser una alternativa sostenible.

Una investigación para un proceso para obtener hidrógeno con sistemas más sostenibles. Investigadores del Instituto de Química de Materiales(TU Wien), han desarrollado un estudio cuyo objetivo son los procesos respetuosos para producir hidrógeno, como es la fotocatálisis. A través de este sistema, la energía solar puede ser retenida en los enlaces químicos de lo que también es conocido como combustible solar y podría tener aplicaciones para producir hidrógeno solar.

La importancia del catalizador

El catalizador es un componente crítico para el proceso de la fotocatálisis. El fotocatalizador, distinguiéndose así de los catalizadores de tipo industrial, emplea la energía solar para conseguir la división del agua tanto a temperatura, como presión, ambiente. A este respecto, se han encontrado grandes capacidades en las estructuras organometálicas, las conocidas como MOF.

Las estructuras organometálicas, forman redes 3D. Las estructuras MOF se componen de unidades moleculares inorgánicas que se encuentran unidas por moléculas enlazadoras orgánicas. De esta forma, se dan redes 3D de alta porosidad que ofrecen unas considerables capacidades para la separación de carga.

Los MOF se componen de unidades moleculares inorgánicas

Los MOF muestran limitaciones. Como indica Dominik Eder, miembro del equipo investigador, en su mayor parte, estas estructuras solo se encuentran activas ante la irradiación de luz ultravioleta. Por lo tanto, la comunidad modifica los compuestos orgánicos con el fin de que puedan absorber la luz visible. Como resultado de estas alteraciones, es que se ejerce una impacto negativo sobre la movilidad de los electrones.

Eficiencia

La eficiencia de los MOF con fines catalíticos representa un reto para los investigadores. En palabras de Eder, los MOF desarrollan extraordinariamente buenos para la separación de portadores de carga. Sin embargo su extracción con propósitos catalíticos, es una cuestión pendiente para resolver.

La eficiencia de los MOF supone un desafío para los investigadores

Las grandes propiedades de extracción de carga de los MOF son objeto de interés. Ante esta capacidad, se ha identificado la posibilidades de utilizarlas en aplicaciones de tipo optoelectrónico. El investigador Pablo Ayala, esboza una imagen alegórica basada en un dulce (el conocido Manner Schnitte) para explicar el funcionamiento de este tipo de estructura. En esta representación visual, el gofre sería la parte inorgánica, mientras que el chocolate es ligando orgánico. 

Fotocatálisis en la obtención de hidrógeno solar

El MOF 3D ha supuesto la innovación que permite el uso del MOF en la fotocatálisis. Un simple material MOF en capas, habitualmente no tiene porosidad, por lo tanto, la superficie catalíticamente activa del área externa de las partículas. Por lo tanto, indica Eder, trabajaron en una fórmula para hacer que las partículas tuvieran el menor tamaño posible. Consecuentemente a la nanoestructuración de materiales, se producen defectos de tipo estructural. Estos defectos pueden reducir el ritmo de extracción de cargas.

Los investigadores lograron estructuras de reducidas dimensiones, libres de defectos. Para lograrlo, se formuló una nueva ruta de síntesis gracias a la colaboración con diferentes universidades. El nuevo tipo de MOF está basado en titanio y sus dimensiones se reducen a apenas algunos nanómetros. En el estudio se han apreciado parámetros sin precedentes en la generación de hidrógeno fotocatalítico en condiciones de exposición a luz visible. 

Las dimensiones del nuevo MOF son de apenas algunos nanómetros

La colaboración con Technion, permitió obtener dos premisas fundamentales. A través de las simulaciones realizadas fruto de esta cooperación, se pudo comprender el proceso que se produce en la reacción subyacente. De esta forma, se concibieron dos cuestiones fundamentales. En primer lugar, las capas del MOF son fundamentales para la separación y extracción eficiente de cargas. En segundo término, los defectos de ligando que se producen, deben evitarse con el fin de incrementar el rendimiento fotocatalítico del MOF.

El futuro de la investigación busca aplicaciones energéticas. Los investigadores, actualmente, trabajan en una línea de desarrollo que permita crear nuevos MOF en capas y que estos puedan ser empleados con fines energéticos.

La investigación abre la puerta la creación de nuevos tipos de MOF

Conclusión

El hidrógeno es una energía verde y con mucho futuro. Sin embargo, como hemos podido ver, es necesario avanzar en innovación y tecnología para que el proceso de producción reduzca su huella de carbono. Con el desarrollo del MOF 3D, se ha avanzado hacia nuevas formas más sostenibles de producción de hidrógeno, como es el caso del hidrógeno solar. Además, como hemos podido ver, los investigadores proyectan nuevas líneas para aplicar los principios del material hacia distintos tipos de MOF en capas.

Noticias relacionadas

Sensores para la detección temprana de toxinas en el agua Bluegold

Investigadores diseñan sensores que permiten detectar toxinas en el agua

Investigadores de la Universidad de Cincinatti diseñan un sensor que detecta toxinas del agua antes de que acceda a la planta de tratamiento

bacterias resistentes a los antibióticos- Blue gold

Desinfección de agua contra las bacterias resistentes a antibióticos

Una investigación, analiza la capacidad de desinfección de distintos desinfectantes contra las bacterias resistentes a los antibióticos

Análisis-de-aguas-residuales-para-medir-la-exposición-a-pesticidas-BlueGold

Detectar la ingesta de pesticidas a través de las aguas residuales

Una investigación analiza la ingesta de pesticidas en una población residual analizando sus aguas residuales

error: Contenido esta protegido