Desarrollo de un sistema fotoelectroquímico para la producción de H2 a partir de agua contaminada con sulfuro

Resumo

fotoelectroquímico para la producción de H2 a partir de agua contaminada con sulfuro" se centró en la investigación realizada durante la tesis doctoral de la Magíster Carreño, llevada a cabo en la Universidad Industrial de Santander bajo la dirección de la Dra. Martha Eugenia Niño Gómez y el Dr. Julio Andrés Pedraza Avella.

La preocupación por la acumulación de gases de efecto invernadero ha llevado a la búsqueda de fuentes de energía más limpias, siendo el hidrógeno una de las alternativas más prometedoras. Sin embargo, la producción de hidrógeno enfrenta desafíos significativos, como el alto costo de los electrolizadores y la necesidad de agua ultrapura, lo que incrementa los costos operativos.

Para abordar estos retos, se propuso utilizar agua de producción de la industria del petróleo y gas, que presenta una relación de desecho significativa, donde se generan hasta 14 barriles de agua por cada barril de petróleo. Esta estrategia permite atacar el problema del uso de agua ultrapura y aprovechar un recurso normalmente considerado un desecho.

La investigación se enfocó en el desarrollo de materiales fotocatalizadores, específicamente semiconductores como el óxido de zinc y el óxido de bismuto, que son sensibles a la luz. Se exploraron diferentes configuraciones de reactores fotoelectroquímicos, destacando los reactores de tipo placas planas por su capacidad para recolectar luz y distribuir potencial de manera uniforme.

Los resultados mostraron que el material compuesto de sulfuro de bismuto y óxido de bismuto presentó la mejor eficiencia en la producción de hidrógeno, con una alta densidad de fotocorriente y estabilidad en medio sulfurado. Se realizaron simulaciones con dinámica de fluidos computacional para optimizar el diseño del reactor, validando el modelo a través de pruebas de distribución de tiempos de residencia.

Finalmente, se demostró que el sistema propuesto, utilizando agua de producción real, logró tasas de producción de hidrógeno superiores a las esperadas, evidenciando la viabilidad del enfoque para la producción de energía limpia a partir de recursos contaminados.