Investigadores de la Universidad de Southampton han transformado fibras ópticas en microrreactores fotocatalíticos que convierten el agua en combustible de hidrógeno utilizando energía solar.

La tecnología innovadora recubre el interior de los bastones de fibra óptica microestructurados (MOFC) con un fotocatalizador que, con la luz, genera hidrógeno que podría impulsar una amplia gama de aplicaciones sostenibles.

Farmacia, físicos e ingenieros de Southampton han publicado su prueba de concepto en Fotónica ACS y ahora establecerá estudios más amplios que demuestren la escalabilidad de la plataforma.

Los MOFC se han desarrollado como reactores de microfluidos de alta presión, cada uno de los cuales alberga múltiples capilares que pasan una reacción química a lo largo de la caña.

Junto con la generación de hidrógeno a partir 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 factible para las energías renovables, la eliminación de gases de efecto invernadero y la producción química sostenible.

Dr. Matthew Potter, Becario de investigación en 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. Este 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 las telecomunicaciones, potencial de almacenamiento de datos y redes en los últimos años. Esta última investigación involucra a expertos del Centro de Investigación de Optoelectrónica (ORC) de Southampton, 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 las cañas recubiertas sirvan simultáneamente como anfitrión y catalizador para la división indirecta continua del agua, con metanol como reactivo de sacrificio.

Dr. Pier Sazio, coautor del estudio del Instituto Zepler, dice:"Las fibras ópticas forman la capa física de la notable red mundial de telecomunicaciones de cuatro mil millones de kilómetros de longitud, actualmente se bifurca y se expande a una velocidad de más de Mach 20, es decir, más de 14, 000 pies / seg. Para este proyecto, reutilizamos esta extraordinaria capacidad de fabricación utilizando instalaciones aquí en el ORC, para fabricar microrreactores altamente escalables hechos de vidrio de sílice puro con propiedades de transparencia óptica ideales para la fotocatálisis solar ".

El nuevo artículo de la revista American Chemical Society (ACS) está dirigido por Matthew, con contribuciones del profesor de química Robert Raja, Alice Oakley y Daniel Stewart, el Dr. Pier Sazio y el Dr. Thomas Bradley del ORC, y el Dr. Richard Boardman de Ingeniería en el µ-VIS X-ray Imaging Center.

La investigación se basa en los hallazgos de las tecnologías de fibra fotónica financiadas por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas para la catálisis de combustibles solares (EP / N013883 / 1).

Profesor Robert Raja, coautor del estudio y profesor de Química de Materiales y Catálisis, dice:"Durante 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 el ORC conducirá a desarrollos multiescala en fotónica y catálisis ".