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Simplificar la disociación del agua

La producción y síntesis de hidrógeno por disociación del agua deben modificarse para aumentar su rendimiento global. Unos científicos desarrollaron procesos de producción de nanomateriales novedosos para conseguir una producción más eficiente de hidrógeno.
Simplificar la disociación del agua
El diagrama Z es un proceso por el cual las plantas, mediante fotosíntesis, disocian el agua en hidrógeno y oxígeno utilizando la energíade la luz. El diagrama Z incluye dos fotosistemas, abreviados como PSI y PSII.

Los electrones eliminados del agua en PSII se transfieren al nivel molecular de mayor ocupación de PSI. Mientras los electrones generados por la luz en PSI participan en la reducción de protones para producir hidrógeno, los espacios vacíos en PSII oxidan las moléculas de agua, produciendo oxígeno.

El proyecto financiado por la Unión Europea HETMAT (Heterostructure nanomaterials for water splitting) se propuso sintetizar nanomateriales para la disociación del agua mediante un proceso de diseño racional y mejorado. Los científicos diseñaron un sistema que imita el proceso eficiente de disociación del agua de la fotosíntesis de plantas. HETMAT imitó este diagrama denominado Z procurando generar hidrógeno con mayor eficiencia. Para diseñar nanomateriales innovadores, los científicos introdujeron diferentes cambios en el diagrama Z actual.

Para cumplir con los requisitos técnicos, HETMAT diseñó una interfaz entre dos nanomateriales diferentes y posteriormente sintetizó un único material. Los científicos modificaron más el diagrama Z por depósito selectivo de las nanopartículas de metal en las fases semiconductoras.

HETMAT estudió diferentes materiales semiconductores y utilizó algunos en forma de películas delgadas nanoestructuradas y otros en forma de nanopartículas. Estudiaron materiales tales como el óxido de zinc (ZnO), ZnO con plata, trióxido de tungsteno, óxido de hierro, óxido de cobre (CuO), entre otros.

Cabe destacar que los científicos aplicaron una estrategia singular para la fabricación de películas delgadas de halogenuro de cobre y su conversión a películas delgadas de CuO. HETMAT probó por primera vez la electrodeposición de películas delgadas de cloruro de cobre y se obtuvo información desconocida hasta el momento.

Avanzando en el estudio de la fotocatálisis eficiente mediante semiconductores conocidos, los científicos descubrieron un nuevo semiconductor con vanadato de teluro de plomo.

Los científicos desarrollaron este material que puede utilizarse para diferentes aplicaciones, entre ellas la adición de cationes o aniones. La temperatura baja de síntesis puede ser una ventaja para aplicaciones industriales en las que se requieran temperaturas de procesamiento bajas.

Los resultados darán un impulso a las actividades fotocatalíticas de los nanomateriales para la disociación total del agua mediante la obtención de un rendimiento cuántico mayor al 6,3 % a 420 nm. El trabajo se comercializará mediante sistemas de plantillas, combinados con rutas sintéticas de análisis por vía húmeda para simplificar la preparación de nanomateriales.

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Palabras clave

Disociación del agua, nanomateriales, diagrama Z, HETMAT, materiales semiconductores, películas delgadas nanoestructuradas
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