La glicerina supera ampliamente al agua en la producción de hidrógeno verde
Energía
Con información de Agência Fapesp - 25/06/2025
La oxidación de la glicerina se produce en el fotoánodo de vanadato de bismuto (amarillo), mientras que el hidrógeno (burbujas) se genera en el otro electrodo. [Imagen: CINE]
Células fotoelectroquímicas
Investigadores brasileños demostraron que sustituir el agua por glicerina, un subproducto abundante de la producción de biodiésel, aumenta enormemente la eficiencia de las células fotoelectroquímicas , equipos que utilizan la luz solar como fuente de energía limpia y renovable para generar hidrógeno .
En las células fotoelectroquímicas, la luz es absorbida por materiales sensibles, lo que desencadena una serie de reacciones de oxidación (pérdida de electrones) y reducción (ganancia de electrones) que finalmente dividen la molécula de agua en moléculas de oxígeno e hidrógeno.
Sin embargo, la oxidación del agua es un proceso lento y poco eficiente, por lo que grupos de investigación de todo el mundo buscan la forma de superar esta limitación a la eficiencia de estos dispositivos que generan el llamado hidrógeno verde , o hidrógeno solar , que es un combustible limpio por excelencia porque, al consumirse, solo devuelve agua al medio ambiente.
Una de estas rutas alternativas consiste en sustituir el agua por otras moléculas que se oxidan con mayor facilidad y que generan corrientes eléctricas más fuertes, lo que aumenta la eficiencia de la producción de hidrógeno. La idea es utilizar moléculas orgánicas obtenidas de fuentes renovables y sostenibles, como los residuos de biomasa.
"El proceso de generación de hidrógeno requiere energía, que puede provenir de la red eléctrica, como en la electrólisis clásica, o de otras fuentes, como la energía solar", explica el profesor Elton Sitta, de la UFSCar (Universidad Federal de São Carlos) e investigador del CINE (Centro de Innovación en Nuevas Energías). "En nuestro trabajo, estudiamos moléculas orgánicas que, al oxidarse, pueden servir como fuentes de electrones y protones para la generación de hidrógeno".
La glicerina (derecha) superó ampliamente a todos los competidores. [Imagen: Cristian Hessel et al. - 10.1016/j.electacta.2024.145300]
Sustitutos del agua
El equipo realizó experimentos para comparar la oxidación de moléculas de metanol, etilenglicol y glicerol en fotoánodos de vanadato de bismuto (BiVO 4 ), un material considerado prometedor para este tipo de aplicaciones por su buena absorción de luz, baja toxicidad, bajo costo y estabilidad frente a la humedad y la luz.
El glicerol mostró la mayor actividad en la generación de electrones para la producción de hidrógeno verde, a un nivel varias veces superior al del agua. Además de electrones, la oxidación genera sustancias que pueden utilizarse como materias primas en diversas industrias.
Además, esta glicerina es una sustancia ampliamente disponible en Brasil ya que es un subproducto de la producción de biodiesel.
"Para la producción a gran escala, existen desafíos tanto para la oxidación del agua como para el uso de moléculas orgánicas como fuente de electrones, pero los compuestos orgánicos han demostrado ser una alternativa interesante para evitar la corrosión de los fotocatalizadores y la posibilidad de obtener otros productos de valor añadido", afirmó el profesor Elton.
Artículo: Reacciones de oxidación fotoelectroquímica de metanol, etilenglicol y glicerol en películas delgadas de BiVO4: Zr, Mo/Pt: un estudio comparativo
Autores: Cristian Hessel, Lauren Moreti, Victor Yoiti Yukuhiro, Pablo S. Fernández, Elton SittaRevista: Electrochimica ActaDOI: 10.1016/j.electacta.2024.145300
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