Producción fotocatalítica de hidrógeno empleando óxido de titanio modificado.

Abstract

RESUMEN En el presente trabajo especial de grado se estudió la producción de hidrógeno por medio de la fotocatálisis heterogénea, dado que este tipo de tecnología permite, a partir de un recurso renovable como es el agua, obtener un tipo de energía con gran potencial. Para cumplir con el objetivo planteado, se diseñó un reactor fotocatalítico a escala laboratorio, estableciendo los parámetros operacionales óptimos para la producción de hidrógeno, entre ellos, flujo de gas de arrastre (argón), tiempo de reacción y masa de catalizador. A su vez, se estudió el efecto del reactivos de sacrificio (Etanol y sales de Fe+2/Fe+3). Una vez encontrado los parámetros operacionales óptimos, se evaluaron distintos sólidos basados en TiO2 modificado (TiO2 dopado: Fe/TiO2, R/TiO2, MM/TiO2, TiO2 soportado: TiO2-SiO2, TiO2-C y un sólido tipo perovskita: SrTiO3). Se determinó que para el reactor fotocatalítico instalado, el mayor rendimiento y reproducibilidad se obtuvieron con un flujo de argón de 7cm3/min, un tiempo de reacción de 180 minutos y una masa de catalizador de 1,5g/L. Con el estudio del efecto de los reactivos de sacrificio se evidenció que el etanol como agente dador de electrones, genera una mayor producción de hidrógeno que al utilizar la mezcla de sales de hierro, debido a que el etanol no solo contribuye a reducir la recombinación de los pares de electrones hueco de manera más eficiente sino que también este puede mineralizarse, consumiendo oxígeno, y en consecuencia contribuir a la producción de hidrógeno. Al evaluar la capacidad de los distintos sólidos basados en TiO2 modificado, se encontró que la mayor eficiencia fotocatalítica, la presenta el sólido tipo perovskita: SrTiO3. Alcanzándose la cantidad de 1824 μmol/g de H2 en 180 minutos de reacción, justificado por su estructura “pilareada”, en la que la cantidad de sitios disponibles para que ocurra la evolución de gases es superior, como resultado de los espacios intercapa. Palabras Claves: Parámetros Operacionales, Reactor, TiO2, Agentes de Sacrificio, TiO2 modificado, Sólidos Fotónicos, Fotocatálisis, Producción de Hidrógeno.