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updated 5:10 PM CET, Dec 15, 2017

Energía solar a partir de agua del mar

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electricidad desde el agua del mar

Nuevo método produce de manera eficiente peróxido de hidrógeno para pilas de combustible

Científicos han utilizado la luz del sol para convertir agua de mar (H2O) en peróxido de hidrógeno (H2O2), que luego se puede utilizar en las pilas de combustible para generar electricidad. Es el primer método fotocatalítico de producción de H2O2 que consigue una alta eficiencia, suficiente para que el H2O2 se pueda utilizar en una pila de combustible.

Los investigadores, dirigidos por Shunichi Fukuzumi de la Universidad de Osaka, han publicado un artículo sobre el nuevo método de producción fotocatalítica de peróxido de hidrógeno en un número reciente de Nature Communications.

"El recurso más abundante de la Tierra, el agua de mar, se utiliza para producir un combustible solar que es H2O2", dijo Fukuzumi.

La mayor ventaja de utilizar H2O2 líquido en lugar de hidrógeno gaseoso (H2), como el que utilizan hoy en día la mayoría de las pilas de combustible, es que la forma líquida es mucho más fácil de almacenar a altas densidades. Típicamente, el gas H2 debe estar o muy comprimido o, en ciertos casos, debe enfriarse a su estado líquido a temperaturas criogénicas. Por el contrario, el H2O2 líquido puede ser almacenado y transportado a altas densidades mucho más fácil y seguro.

El problema es que, hasta ahora, no había habido ningún método fotocatalítico eficiente de producir H2O2 líquido. (Hay maneras de producir H2O2 que no utiliza la luz solar, pero requieren tanta energía que no es práctico para su uso en un método cuyo objetivo es producir energía).

En el nuevo estudio, los investigadores desarrollaron una nueva célula fotoelectroquímica, que es básicamente una célula solar que produce H2O2. Cuando la luz solar ilumina el fotocatalizador, el fotocatalizador absorbe fotones y utiliza la energía para iniciar las reacciones químicas (la oxidación del agua de mar y la reducción de O2) de manera que en última instancia produce H2O2.

producción fotocatalítica de H2O2

Después de la iluminación de la célula durante 24 horas, la concentración de H2O2 en el agua de mar alcanza aproximadamente 48 mM, lo que supera en gran medida anteriores valores de aproximadamente 2 mM en agua pura. La razón de esta gran diferencia, encontraron los científicos de la investigación, es que el cloro cargado negativamente en el agua de mar es el principal responsable de la mejora de la actividad fotocatalítica y produce una concentración más alta.

En general, el sistema tiene una la eficiencia total en electricidad solar del 0,28%. (La producción fotocatalítica de H2O2 del agua de mar tiene una eficiencia de 0,55%, y la pila de combustible tiene una eficiencia del 50%).

Aunque el rendimiento total se compara favorablemente con el de algunas otras fuentes para producir electricidad con energía solar, tales como el pasto varilla (Panicum virgatum) (0,2%), sigue siendo mucho más baja que la eficiencia de células solares convencionales. Los investigadores esperan que en el futuro se pueda mejorar la eficiencia mediante el uso de mejores materiales en la célula fotoelectroquímica, y también planean encontrar métodos para reducir el costo de producción.

"En el futuro, tenemos la intención de trabajar en el desarrollo de un método de bajo costo para la producción a gran escala de H2O2 a partir de agua de mar", dijo Fukuzumi. "Esto puede sustituir la producción actual de alto costo de H2O2 desde H2 (a partir de gas natural principalmente) y O2".

Artículo científico: Seawater usable for production and consumption of hydrogen peroxide as a solar fuel

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