Científicos de la universidad politecnica de Tomsk (TPU) desarrollan un nuevo material bidimensional para producir hidrógeno. El material genera de manera eficientemente moléculas de hidrógeno a partir de agua dulce, salada y contaminada mediante la exposición a la luz solar.
El material es una estructura de tres capas con un espesor de 1 micrómetro. La capa inferior es una película delgada de oro, la segunda está hecha de platino de 10 nanómetros y la tercera es una película de estructuras metálicas orgánicas de compuestos de cromo y moléculas orgánicas. Los resultados se publican en ACS Applied Materials & Interfaces (IF: 8,758; Q1).
"El hidrógeno es una fuente alternativa de energía. Por lo tanto, el desarrollo de tecnologías de hidrógeno puede convertirse en una solución para el 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 métodos principales es descomponer el agua por exposición a la luz solar. Hay mucha agua en nuestro planeta, pero solo unos pocos métodos adecuados para la sal o el agua contaminada. Además, pocos usan 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 Química y Ciencias Biomédicas Aplicadas de TPU.
"Durante los experimentos, regamos el material y sellamos el recipiente para tomar muestras periódicas de gas para 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 organometálicos, estos últimos también se usaron para reducir los protones y obtener hidrógeno ", explica Olga.
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 2D.
"En este caso, el marco organometálico también actuó como un filtro. Atrapó las impurezas y solo llegó agua purificada a la capa metálica. Esto es muy importante, porque, aunque hay mucha agua en la Tierra, la mayor cantidad es agua salada o contaminada. Por lo tanto, deberíamos estar listos para trabajar con este tipo de agua ", señala.
En el futuro, los científicos esperan mejorar el material para hacerlo más eficiente tanto para el espectro infrarrojo como para el visible.
"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, será posible decir que el material funciona con el 93% del volumen espectral de la luz solar". Olga agrega.
Los estudios se llevaron a cabo en colaboración con la Universidad de Química y Tecnología de Praga y la universidad Jan Evangelista Purkyn.
Fuente: eurekalert.org, Nota en UTP