Investigadores de la Universidad de Southampton han transformado las fibras ópticas en microrreactores fotocatalíticos que logran convertir el agua en combustible de hidrógeno utilizando energía solar.
La tecnología innovadora recubre el interior de los bastones de fibra óptica microestructurada (microstructured optical fiber canes, MOFC, por sus siglas en inglés) con un fotocatalizador que, con luz, genera hidrógeno que podría alimentar una amplia gama de aplicaciones sostenibles.
Los químicos, físicos e ingenieros de Southampton han publicado su prueba de concepto en ACS Photonics y ahora establecerán estudios más amplios que demuestran la escalabilidad de la plataforma.
Los MOFC se han desarrollado como reactores microfluídicos de alta presión por cada uno que aloja múltiples capilares que pasan una reacción química a lo largo de los bastones de fibra óptica.
Junto con la generación de hidrógeno del agua, el equipo de investigación multidisciplinario está investigando la conversión fotoquímica de dióxido de carbono en combustible sintético. La metodología única presenta una solución potencialmente viable para las energías renovables, la eliminación de gases de efecto invernadero y la producción química sostenible.
La tecnología innovadora genera hidrógeno que podría impulsar aplicaciones sostenibles.
El Dr. Matthew Potter, investigador de química y autor principal, dice: “Poder combinar procesos químicos activados por la luz con las excelentes propiedades de propagación de la luz de las fibras ópticas tiene un enorme potencial. En este trabajo, nuestro fotorreactor único muestra mejoras significativas en la actividad en comparación con los sistemas existentes. Esto es un ejemplo ideal de ingeniería química para una tecnología verde del siglo XXI“.
Los avances en la tecnología de fibra óptica han jugado un papel importante en el potencial de telecomunicaciones, almacenamiento de datos y redes en los últimos años. Esta última investigación involucra a expertos del Centro de Investigación de Optoelectrónica de Southampton (ORC), parte del Instituto Zepler de Fotónica y Nanoelectrónica, para aprovechar el control sin precedentes de las fibras de la propagación de la luz.
Los científicos recubren las fibras con óxido de titanio, decorado con nanopartículas de paladio. Este enfoque permite que los bastones recubiertos sirvan simultáneamente como huésped y catalizador para la división continua indirecta del agua, con metanol como reactivo de sacrificio.
El Dr. Pier Sazio, coautor del estudio del Instituto Zepler, dice: “Las fibras ópticas forman la capa física de la notable red global de telecomunicaciones de cuatro mil millones de kilómetros de largo, actualmente bifurcando y expandiéndose a una velocidad superior a Mach 20, es decir, más de 14,000 pies/segundo. Para este proyecto, reutilizamos esta extraordinaria capacidad de fabricación utilizando las instalaciones en el ORC, para fabricar microrreactores altamente escalables hechos de vidrio de sílice puro con propiedades óptimas de transparencia óptica para la fotocatálisis solar”.
El nuevo artículo en la revista American Chemical Society (ACS) está dirigido por el Dr. Potter, con contribuciones del Profesor de Química Robert Raja, Alice Oakley y Daniel Stewart, el Dr. Pier Sazio y el Dr. Thomas Bradley de la ORC y el Dr. Richard Boardman de Ingeniería en el µ X-ray Imaging Center-vis.
La investigación se basa en los hallazgos del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas financiado por tecnologías de fibra fotónica para la catálisis de combustibles de energía solar (EP/N013883/1).
El profesor Robert Raja, coautor del estudio y profesor de Química de Materiales y Catálisis, dice: “En los últimos 15 años, hemos sido pioneros en el desarrollo de una plataforma predictiva para el diseño de nanocatalizadores multifuncionales y estamos entusiasmados de que esta asociación con la ORC conducir a desarrollos multiescala en fotónica y catálisis”.
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