Combustibles Solares: Dispositivos para convertir la Luz Solar en un Combustible

Se propone desarrollar dispositivos nanoestructurados para generar un combustible utilizando la luz solar. Este combustible puede almacenarse y consiste de un hidrocarburo ligero, por ejemplo en un alcohol. Los dispositivos consisten de nanoalambres en arreglos ordenados y nanopartículas catalizadoras, es decir heteroestructuras. Las funciones del dispositivo son captura de luz solar y catálisis de dos reacciones: la descomposición del agua y la reducción química de CO2. La captura de luz solar se realizar con nanoalambres de TiO2, BiVO4 y de Au, con propiedades fotovoltaicas o generadores de plasmones para producir una corriente eléctrica con un voltaje suficiente que active las reacciones químicas mencionadas (1.5-1.8 eV para el agua considerando un sobrevoltaje). La corriente generada se hace llegar a los centros de evolución, uno para oxigeno CEO y otro para hidrogeno CEH, en donde se encuentran las partículas catalizadoras. Se utilizaran nanoparticulas de óxidos metálicos (Co, Cu, Ni, etc.) para el CEH y puros para el CEO. El dispositivo deberá funcionar en un medio alcalino y con una membrana de separación para evitar oxidación de los elementos de captura. Este proceso permite convertir la energía solar en un combustible, en especifico se trata de la generación de hidrógeno a partir de la descomposición del agua con asistencia de la captura de luz solar en un dispositivo y de la reducción del CO2. Los materiales mencionados son abundantes y no tóxicos. Adicionalmente, el desarrollo de nuevos materiales a base de óxidos y sulfuros para catalizadores, así como nuevos semiconductores, también esta contemplada en esta propuesta. Los objetivos incluyen el desarrollo y construcción de un dispositivo prototipo y el desarrollo de nuevos materiales por estudiantes de posgrado y licenciatura en formación.