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15 feb 2018
Noticias
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El agotamiento de los combustibles fósiles, junto con el efecto de su consumo sobre el clima, aconsejan que se avance hacia la producción renovable y el uso sostenible de combustibles libres de carbono.
En este contexto, la fotoelectrólisis del agua representa una forma de fotosíntesis artificial que da lugar a un combustible como el hidrógeno a partir de dos ingredientes tan abundantes como la energía solar y el agua. El proyecto europeo FOTOH2 , coordinado por la Universidad de Alicante y en el que participan investigadores del Instituto Universitario de Electroquímica, va dirigido a desarrollar un dispositivo fotoelectroquímico que produzca la conversión directa de energía solar en energía química contenida en el enlaces de la molécula de hidrógeno. Se pretende que este dispositivo se base en materiales electródicos constituidos por elementos abundantes en la corteza terrestre y tenga un diseño adecuado para su escalado. La célula costará de dos fotoelectrodos: un fotoánodo sobre el que tendrá lugar la oxidación de agua a oxígeno y un fotocátodo que sostendrá la reducción del agua a hidrógeno. Los materiales electródicos correspondientes serán los encargados de catalizar las reacciones, pero también tendrían el papel de absorber la luz solar. En concreto, el diseño elegido se basa en paneles planos con distancia interelectródica minimizada y configuración tándem de manera que un mismo rayo de luz solar pueda ser aprovechado por ambos electrodos, que deben absorber luz de forma complementaria.
Objetivos
El objetivo principal del proyecto es el desarrollo de un dispositivo fotoelectroquímico para la generación de hidrógeno solar mediante la fotoelectrolisis del agua. En concreto, se espera que este dispositivo:
Innovación y beneficios que presenta
La humanidad se va a enfrentar en el presente siglo a importantes desafíos que van a determinar su futuro. Dos de los más importantes consistirán en sostener una creciente demanda energética en el marco de un progresivo agotamiento de los combustibles fósiles y en limitar las emisiones de gases de efecto invernadero (CO2). Como se ve, se debe hacer énfasis en el desarrollo de energías limpias y renovables que, además, deben facilitar un adecuado grado de protección medioambiental. La obtención de energía renovable de manera eficiente es uno de los principales temas de investigación en la actualidad. La Unión Europea ha adquirido los compromisos de cubrir un 20% de la demanda energética con fuentes de energía renovables en el año 2020 y de reducir drásticamente la emisión de gases invernadero para 2050.
Por otro lado, la radiación solar aporta energía a la Tierra con una velocidad de 120000 TW, una cantidad que es superior en 4 órdenes de magnitud al consumo tecnológico realizado por el hombre. Resulta, por tanto, atractivo intentar abordar los desafíos mencionados desde el punto de vista de la conversión y acumulación fotoquímicas de energía solar. Es conocido que la fotosíntesis natural es el principal método de conversión de energía solar en energía química a través de la fijación del CO2, aunque su eficiencia de conversión no supera el punto porcentual. La fotosíntesis artificial es una de las alternativas que puede contribuir a rebajar nuestra dependencia de los combustibles fósiles. En este contexto se desarrolla este proyecto, que se centra en el desarrollo de completo de un dispositivo de conversión de energía solar en química (hidrógeno a partir de la fotoelectrólisis del agua) que también proporciona un método de acumular energía. La aproximación que se adopta en el proyecto FotoH2 es altamente innovadora, sobre todo en lo que se refiere al diseño del dispositivo en forma de paneles planos, y a la utilización de membranas de electrolito polimérico que vienen siendo utilizadas en otros dispositivos electroquímicos como electrolizadores de agua o células de combustible.
Papel de la Universidad de Alicante en el desarrollo del proyecto
La Universidad de Alicante coordina este proyecto europeo, teniendo un papel activo en todos sus paquetes de trabajo. La participación de la Universidad de Alicante es especialmente relevante en el diseño y modelado del dispositivo, así como en el trabajo experimental de desarrollo de los materiales electródicos y caracterización de los dispositivos preparados. Como es natural, también tiene el liderazgo en la gestión administrativa y económica del proyecto.
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PROYECTO FOTOH2: un innovador dispositivo capaz de generar hidrógeno a partir de energía solar
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