Doctorado en Ciencias con mención en Física

"Estudio de heterouniones de nanotubos de carbono y perovskitas dopadas MWCNT/ATiO3 (A= Ni, Ca) para la generación fotoelectrocatalítica de hidrógeno" La crisis energética global, vinculada a la explotación de combustibles fósiles, ha generado una creciente preocupación por sus efectos ambientales. En respuesta, se buscan alternativas energéticas que sean sostenibles y respetuosas con el medio ambiente, como el bioetanol, biodiésel, biogás e hidrógeno. Este último puede obtenerse a partir de residuos industriales o mediante la disociación del agua, destacando por su alto poder calorífico (119.83 kJ/g), baja energía de activación y potencial de almacenamiento ilimitado gracias a su alta compresibilidad. El hidrógeno, al utilizarse como combustible, no genera CO2, lo que lo convierte en una opción clave frente a la contaminación atmosférica causada por los combustibles fósiles. Entre los métodos para su obtención se encuentra la fotoelectrocatálisis, que aprovecha la radiación solar para generar portadores de carga capaces de disociar el agua en hidrógeno y oxígeno. La investigación propuesta busca desarrollar fotoelectrodos basados en heterouniones de nanotubos de carbono (MWCNTs) con Titanato de Níquel (NiTiO3) o Titanato de Calcio (CaTiO3), incorporando pequeñas cantidades de hierro como dopante para mejorar la absorción de luz, el transporte de carga y la estabilidad del material. El NiTiO3 es estable térmica y químicamente hasta 300?°C, y resistente a medios ácidos y alcalinos. Por su parte, el CaTiO3 presenta estabilidad térmica hasta temperaturas superiores a 1000?°C. Sin embargo, ambos materiales absorben principalmente radiación ultravioleta, que representa menos del 10?% de la radiación solar que llega a la superficie terrestre, lo que limita su eficiencia. El dopaje con hierro, debido a su similitud iónica con el titanio y su bajo costo, puede mejorar la absorción en el rango visible y, por ende, la eficiencia en la producción de hidrógeno. A su vez, los nanotubos de carbono contribuyen a una mejor transferencia de carga, aumento del área superficial y compatibilidad con óxidos y perovskitas. En esta propuesta se sintetizarán partículas puras y dopadas de NiTiO3 y CaTiO3 mediante el método sol-gel, variando las concentraciones de hierro para determinar el dopaje óptimo. Estas partículas se combinarán con nanotubos de carbono y se depositarán sobre un sustrato para formar los fotoelectrodos, cuya capacidad de generación de hidrógeno será evaluada en una celda electroquímica bajo radiación solar simulada. El hidrógeno producido se medirá con un sensor amperométrico tipo Clark, que convierte la corriente de oxidación en una señal de voltaje proporcional, permitiendo calcular la eficiencia de conversión. Esta investigación propone el desarrollo de materiales avanzados que permitan aprovechar fuentes renovables de energía, con un claro enfoque en la reducción de gases de efecto invernadero y la promoción de una economía baja en carbono.

LANCHIPA RAMOS ,WILSON ORLANDO