Producción fotocatalitica de hidrógeno basada en el mineral arena negra como semiconductor

Abstract

La combustión convencional de los recursos energéticos disponibles, especialmente del carbón y los combustibles fósiles, producen una gran cantidad de dióxido de carbono (CO2) que causan el calentamiento global. Además, su consumo está aumentando rápidamente mientras que sus reservas están disminuyendo cada vez más. Una posible solución es utilizar los recursos energéticos renovables tales como energía eólica, energía geotérmica y energía solar, entre otros. El hidrógeno se ha identificado como una prometedora alternativa de energía almacenable y limpia para el futuro [1]. Éste se utiliza extensivamente como combustible porque produce un alto rendimiento energético, posee un alto poder calorífico, no contamina y se puede almacenar fácilmente [2]. El hidrógeno se obtiene principalmente mediante el reformado catalítico de hidrocarburos, que implican el tratamiento de hidrocarburos gaseosos o vaporizados con vapor a alta temperatura y alta presión sobre catalizadores con base de níquel. De hecho, casi toda la producción de hidrógeno todavía se fundamenta en materias primas fósiles generando dióxido de carbono (CO2) como subproducto, y tan sólo un 5% se produce mediante electrólisis del agua [2]. En los últimos años se ha incrementado el interés en desarrollar nuevos métodos para generar hidrógeno a partir de recursos renovables y sostenibles. La generación fotocatalítica de hidrógeno se presenta como una alternativa de producción limpia que convierte energía solar en energía química aprovechable. Métodos propuestos para tal fin aprovechan la disociación fotoelectrolítica del agua o la utilización de semiconductores suspendidos en agentes de sacrificio [3]. El dióxido de titanio (TiO2) ha sido considerado como el fotocatalizador por excelencia porque es altamente fotoactivo, barato, no tóxico, químicamente estable y ambientalmente amigable, sin embargo se puede activar solamente bajo irradiación de la luz UV (λ < 400 nm) la que es aproximadamente el 4% del espectro solar debido a su banda prohibida de energía (3.2 eV para Anatasa y 3.0 eV para Rutilo)[4].