Producción de hidrógeno solar fotocatalítico a partir del agua en una escala de 100 m2

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• La creciente demanda mundial de energía y el cambio climático requieren fuentes de energía neutras en carbono.
• El hidrógeno es un portador de energía versátil, producible a partir del agua a través de la fotocatálisis o la electrólisis.
• La división fotocatalítica del agua ofrece sistemas más simples y escalables en comparación con la electrólisis acoplada a células solares, a pesar de las menores eficiencias.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar el funcionamiento seguro a gran escala de un sistema de separación de agua fotocatalítico.
• Evaluar la viabilidad de la recuperación autónoma de hidrógeno de una mezcla de gases húmedos.
• Evaluar la durabilidad y la seguridad del sistema en condiciones de campo.

Principales métodos:

• Utilizó una matriz de paneles de 100 m2 con un fotocatalizador de titanato de estroncio dopado con aluminio modificado.
• Se utiliza una membrana de poliimida comercial para la recuperación autónoma de hidrógeno de la mezcla de gases del producto.
• Realización de operaciones a largo plazo (varios meses) con evaluaciones de seguridad, incluidas pruebas de ignición intencional.

Principales resultados:

• Se ha logrado un funcionamiento seguro y continuo del sistema de separación de agua fotocatalítico a gran escala.
• Recuperación autónoma demostrada de hidrógeno con una eficiencia máxima solar-hidrógeno (STH) del 0,76%.
• El sistema demostró ser duradero y seguro, soportando el encendido intencional del hidrógeno recuperado.

Conclusiones:

• Es factible la separación de agua fotocatalítica segura a gran escala con recogida y separación autónoma de gases.
• La eficiencia actual de STH es baja y el proceso es negativo en términos de energía, lo que requiere una mayor optimización.
• El trabajo futuro debe centrarse en la reducción de costos, la mejora de la eficiencia de STH, la estabilidad del fotocatalizador y la separación de gases para la viabilidad económica.