Mireia Gasco Agorreta Ins Narcís Oller Valls Fotosíntesi artificial: optimització de les condicions de pH per a la catàlisi de la semireacció d'oxidació en l'electròlisi de l'aigua Avui dia, el desenvolupament d’un mètode que permeti obtenir i emmagatzemar energia de forma neta i sostenible és una de les preocupacions més globalitzades de la comunitat científica. És per això que models com el de la fotosíntesi artificial – que permet obtenir energia mitjançant el procés de “water-splitting”, emulant un dels processos fotosintètics naturals – són cada cop més investigats, amb l’objectiu d’optimitzar-los suficient perquè puguin competir amb els mètodes tradicionals d’obtenció d’energia. En aquest treball contrastaré l’eficiència de dos dels catalitzadors més utilitzats per dur a terme aquest procés i avaluaré la seva resposta en funció del pH al qual treballen. Ciències i tecnologia: Cientificotècnic Química

1. FOTOSÍNTESI
ARTIFICIAL
MIREIA GASCO AGORRETA
2n BAT B

2. Índex
• Introducció
• Fonts d’energia convencionals i renovables
• L’hidrogen com a combustible
• La fotosíntesi artificial
• Funcionament
• Interès energètic
• Catalitzadors
• Part experimental
• Introducció i objectius
• Muntatge amb els catalitzadors de NiOx i CoOx
• Electròlisi
• Resultats i conclusions
• Discussió
2

3. Introducció
Fonts d’energia convencionals i renovables
3
Combustibles
fossils
Emissions
de CO2
Contaminació
Energies
renovables
(energia solar)
Emissions de
CO2

4. Introducció
L’hidrogen com a combustible
4
• Avantatges
• La seva combustió no emet gasos contaminants
• És inclús més energètic que la gasolina (120.161
kJ/kg envers 44.170 kJ/kg)
• Problemes que presenta la seva utilització
• Al no trobar-se sol a la natura, cal extreure’l d’altres
composts que el continguin, com per exemple l’aigua
• Per fer-ho, s’utilitzen processos com el de “water-
splitting” o fotosíntesi artificial.

5. La fotosíntesi artificial
Funcionament
Fotosíntesi natural 5
La fotosíntesi artificial
emula la fotòlisi de l’aigua
produida en la fase
lluminosa de la
fotosíntesi natural,
utilitzant però, energia
elèctrica (electròlisi).

6. La fotosíntesi artificial
Interès energètic
6
𝐻2 𝑂
𝑂2−
+ 2𝐻+
Energia
solar
Energia
provinent de
la combustió
Electròlisi Combustió

7. La fotosíntesi artificial
Catalitzadors
7
2𝐻2 𝑂 𝑙 → 𝑂 ሻ2 (𝑔 + 4𝐻+
𝑎𝑞 + 4𝑒−
𝐸0
= 1,2 𝑉
2𝐻+
𝑎𝑞 + 2𝑒−
→ 𝐻2 𝐸0
= 0 𝑉
Semireaccions que es produeixen durant
l’electròlisi
La semireacció d’oxidació limita la reacció
Sense catalitzador
Amb
catalitzador
Energia
d’activació sense
el catalitzador
Energia
Reactius
Temps de reacció
Productes
Energia
d’activació
amb el
catalitzador
Energia total alliberada
durant la reacció
Funció dels catalitzadors
Requisits dels catalitzadors
• Estabilitat
• Eficiència
• Preu assequible

8. Part experimental
Introducció i objectius
8
• L’objectiu de la pràctica és avaluar la resposta de
dos dels catalitzadors reportats com a més
eficients per la revista americana JACS (NiOx i
CoOx) en diferents condicions de pH.
• Per fer-ho, he dut a terme electròlisis a diferents
pH amb els dos catalitzadors, sempre en les
mateixes condicions per poder comparar-ne els
resultats, i n’he mesurat la densitat de corrent
obtinguda.

9. Part experimental
Muntatge amb els catalitzadors de NiOx i CoOx
Característiques dels catalitzadors
• Suport: vidre FTO (conductor)
• Superfície: 1cm2
• Deposicions dels catalitzadors: segons el procediment
descrit en la revista JACS.

10. Part experimental
Electròlisi
10
WE
RE
CE
Malla
permeable
només per
ions
Cel·la electrolítica

11. 11

12. Part experimental
Resultats
12
Variació de la densitat de corrent
segons el pH - NiOx
Temps d’electròlisi
(min)
Densitatdecorrent
(mA/cm2)
Densitatdecorrent
(mA/cm2)
Temps d’electròlisi
(min)
Variació de la densitat de corrent
segons el pH - CoOx

13. Part experimental
Resultats
13
Densitatdecorrent
(mA/cm2)
Temps d’electròlisi
(min)
Variació de la densitat de corrent
segons el pH - NiOx
Densitatdecorrent
(mA/cm2)
Temps d’electròlisi
(min)
Variació de la densitat de corrent
segons el pH - CoOx

14. 14
DISCUSSIÓ

15. Gràciesperla
sevaatenció