Producción fotoelectroquímica de hidrógeno a partir de soluciones acuosas de alcohol utilizando fotoánodos de película de TiO2
Photoelectrochemical Hydrogen Production from Aqueous Alcohol Solutions Using TiO2 Film Photoanodes
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Contenido principal del artículo
Resumen
La producción simultánea de hidrógeno y la oxidación de alcohol a partir de soluciones acuosas que contienen metanol, etanol o glicerol se evaluó en una celda fotoelectroquímica bajo iluminación UV Vis utilizando un fotoánodo de película de TiO2. Las películas de TiO2 se prepararon mediante revestimiento por inmersión sol-gel sobre placas de soporte metálicas. Se utilizó como cátodo una placa de acero inoxidable AISI/SAE 316 preparada por el método Pechini. El efecto de algunas variables como el material de soporte del fotoánodo (titanio grado 5, acero inoxidable AISI/SAE 304 y acero inoxidable AISI/SAE 316), el electrolito de soporte (0,1-0,3 M NaCl o 0,01-0,03 M NaCl más 0,1-0,3 M NaOH), la concentración de alcohol (10-30 % v/v), el potencial aplicado (1,0-2,6 V), la potencia de la lámpara de Hg (125 o 250 W) y el número de capas de TiO2 (1, 3 o 5) fue investigado. Los mejores resultados se obtuvieron utilizando 1 capa de película de TiO2 soportada en acero inoxidable AISI/SAE 316 en una solución electrolítica de NaCl 0,03 M, NaOH 0,3 M y alcohol al 10 % v/v aplicando un potencial de 2,3 V y empleando una lámpara de Hg de 125 W. Después de 2 h se alcanzó la mayor producción de hidrógeno (2,61 μmol) con la solución de glicerol.
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. P.J. Lianos, “Production of electricity and hydrogen by photocatalytic degradation of organic wastes in a photoelectrochemical cell: the concept of the photofuelcell: a review of a re-emerging research field,” Hazard. Mater., vol. 185, pp. 575-590, 2011.
. K.J. Maeda, “Photocatalytic water splitting using semiconductor particles: history and recent developments,” Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev., vol. 12, pp. 237-268, 2011.
. R. van de Krol, M. Grätzel, “Photoelectrochemical Hydrogen Production” part of Electronic Materials: Science & Technology, vol. 102, Springer: New York, NY, 2012.
. S.A. Bilmes, R.J. Candal, A. Arancibia, B. Loeb, J. Rodríguez, “Eliminación de Contaminantes por Fotocatálisis Heterogénea”, Ed. MA. Blesa, B. Sánchez, 2da Edición, CIEMAT, Madrid, 2004, pp 215-241.
. D. Jiang, H. Zhao, Z. Jia, J. Cao, R.J. John, “Photoelectrochemical behaviour of methanol oxidation at nanoporous TiO 2 film electrodes,” Photochem. Photobiol. A: Chem., vol. 144, pp. 197-204, 2001.
. M. Antoniadou, P. Bouras, N. Strataki, P. Lianos, “Hydrogen and electricity generation by photoelectrochemical decomposition of ethanol over nanocrystalline titania,” Int. J. Hydrogen Energy., vol. 33, pp. 5045-5051, 2008.
. M. Antoniadou, P. Lianos, “Photoelectrochemical oxidation of organic substances over nanocrystalline titania: Optimization of the photoelectrochemical cell,” Catal. Today., vol. 144, pp. 166-171, 2009.
. B. Seger, P.V. Kamat, “Fuel cell geared in reverse: photocatalytic hydrogen production using a TiO 2 /Nafion/Pt membrane assembly with no applied bias,” J. Phys. Chem. C., vol. 113, pp. 18946-18952, 2009.
. M. Antoniadou, P. Lianos, “Production of electricity by photoelectrochemical oxidation of ethanol in a PhotoFuelCell,” Appl. Catal. B: Environ., vol. 99, pp. 307-313, 2010.
. L. Samiolo, M. Valigi, D. Gazzoli, R. Amadelli, “Photo-electro catalytic oxidation of aromatic alcohols on visible light-absorbing nitrogen-doped TiO 2,” Electrochim. Acta., vol. 55, pp. 7788-7795, 2010.
. T. Sakata, T. Kawai, “Heterogeneous photocatalytic production of hydrogen and methane from ethanol and water,” Chem. Phys. Lett., vol. 80, pp. 341-344, 1981.
. M. Kawai, T. Kawai, S. Naito, K. Tamaru, “The mechanism of photocatalytic reaction over Pt/TiO2: Production of H 2 and aldehyde from gaseous alcohol and water,” Chem. Phys. Lett., vol. 110, pp. 58-62, 1984.
. C.M. Blount, J.A. Buchholz, J.L. Falconer, “Photocatalytic decomposition of aliphatic alcohols, acids, and esters,” J. Catal., vol. 197, pp. 303-314, 2001.
. D.I. Kondarides, V.M. Daskalaki, A. Patsoura, X.E. Verykios, “Hydrogen production by photo-induced reforming of biomass components and derivatives at ambient conditions,” Catal. Lett., vol. 122, pp. 26-32, 2008.
. V.M. Daskalaki, D.I. Kondarides, “Efficient production of hydrogen by photo-induced reforming of glycerol at ambient conditions,” Catal. Today., vol. 144, pp. 75-80, 2009.
. I. Rossetti, “Nanostructured materials for the valorization of (waste) organic solutions and CO 2 recycle for fuels by photocatalytic reforming,” ISRN Chem. Eng., vol. 2012, 964936, 2012.
. H. Ueno, J. Nemoto, K. Ohnuki, M. Horikawa, M. Hoshino, M. Kaneko, “Photoelectrochemical reaction of biomass-related compounds in a biophotochemical cell comprising a nanoporous TiO 2 film photoanode and an O 2 -reducing” J. Appl. Electrochem., vol. 39, pp. 1897-1905, 2009.
. M. Kaneko, H. Ueno, R. Saito, S. Yamaguchi, Y. Fujii, Y. Nemoto, “UV light-activated decomposition/cleaning of concentrated biomass wastes involving also solid suspensions with remarkably high quantum efficiency,” J. Appl. Catal. B: Environ., vol. 91, pp. 254-261, 2009.
. C. Legrand-Buscema, C. Malibert, S. Bach, “Elaboration and characterization of thin films of TiO 2 prepared by sol–gel process,” Thin. Solid Films., vol. 418, pp. 79-84, 2002.
. K.H. Yoon, J.S. Noh, C.H. Kwon, M. Muhammed, “Photocatalytic behavior of TiO 2 thin films prepared by sol–gel process,” Mater. Chem. Phys., vol. 95, pp. 79-83, 2006.
. M. P. Pechini, “Method of preparing lead and alkaline earth titanates and niobates and coating method using the same to form a capacitor,” US Patent 3.330.697, 1967.
. R.G. Freitas, R.T.S. Oliveira, M.C. Santos, L.O.S. Bulhões, E. C. Pereira, “Preparation of Pt thin film electrodes using the Pechini method,” Mater. Lett., vol. 60, pp. 1906-1910, 2006.
. A. S. Hamada, L.P. Karjalainen, M.C. Somani, “Electrochemical corrosion behaviour of a novel submicron- grained austenitic stainless steel in an acidic NaCl solution,” Mater. Sci. Eng., A., vol. 431, pp. 211-217, 2006.
. J.L. Marulanda, S.I. Castañeda, F.J. Perez, “Electrochemical corrosion behaviour of a novel submicron-grained austenitic stainless steel in an acidic NaCl solution,” Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia., vol. 67, pp. 98-111, 2013.
. C. Carver, Z. Ulissi, C.K. Ong, S. Dennison, G.H. Kelsall, K. Hellgardt, “Modelling and development of photoelectrochemical reactor for H 2 production,” Int. J. Hydrogen Energy., vol. 37, pp. 2911-2923, 2012.
. J.A. Pedraza-Avella, K.L. Rosas-Barrera, J.E. Pedraza-Rosas, D.A. Laverde-Cataño “Photoelectrochemical Hydrogen Production from Aqueous Solution Containing Cyanide Using Bi2MNbO7 (M = Al, Fe, Ga, In) Films on Stainless Steel as Photoanodes,” Top. Catal., vol. 54, pp. 244-249, 2011.
. K.L. Rosas-Barrera, J.A. Pedraza-Avella, B. P. Ballén-Gaitán, J. Cortés-Peña, J.E. Pedraza-Rosas, D.A. Laverde-Cataño, “Photoelectrolytic hydrogen production using Bi2MNbO7 (M= Al, Ga) semiconductor film electrodes prepared by dip-coating,” Mater. Sci. Eng., B., vol. 176, pp. 1359-1363, 2011.
