Mejoramiento de las condiciones de operación de un fotoelectroreactor para producir hidrógeno por fotoelectrólisis de agua

Abstract

Se realizaron pruebas experimentales de electrólisis de agua utilizando un fotoelectroreactor a escala laboratorio con el fin de obtener hidrógeno. El desempeño del proceso de fotoelectrólisis de agua se vio afectado por la fuente de luz utilizada para realizar los ensayos, y el sustrato sobre el cual se generó la reacción. Como fotoánodo se utilizó una película delgada de dióxido de titanio sintetizada por el método Dip Coating, utilizando como aglutinante Nafion, preparando sustratos a diferentes concentraciones (2%, 3%, 4% y 6%) de TiO2; depositado sobre una malla de acero inoxidable AISI SAE 304. Como fuente de fotones se utilizaron lámparas de UV y Xe. Para determinar el mejor sustrato y la mejor fuente de radiación, se realizaron mediciones de diferencia de potencial sin fuente externa de electrones. De estas mediciones se escogió el sustrato al 4% de TiO2 expuesto a la fuente de radiación ultravioleta debido a que mostró una diferencia de potencial de 190 mV, siendo esta la más alta. Sin embargo, este potencial no logra sobrepasar el mínimo requerido para realizar la electrólisis del agua. Se realizaron mediciones cronoamperométricas al fotoánodo seleccionado, aplicando un potencial fijo en presencia y ausencia de radiación UV. Los resultados mostraron sensibilidad del fotoánodo a la radiación. Posteriormente se realizó una estimación teórica de la cantidad de hidrógeno que se podría generar con la intensidad de corriente obtenida, suponiendo que tuviese el potencial requerido para realizar la electrólisis del agua. Se evidenció una inviabilidad operativa del equipo ya que requerirían de mínimo 20 días para la obtención de 1g de hidrógeno al ser operado como una monocelda.