Hydrogen photochemical production in a microreactor with Au/TiO2 nanoparticles

The major aim of this bachelor’s thesis is the production of hydrogen (H2) from mixtures containing water (H2O) & ethanol (EtOH) by means of a photocatalytic process using Au/TiO2 nanoparticles. The reaction was carried out in a quartz microchannel plate inside of a photoreactor equipped with LEDs emitting at 365 nm. Two configurations were analyzed regarding the situation of the photocatalyst with respect to the liquid reactants: microslurry and microdeposition. In the former, Au/TiO2 was dispersed into the solution mixture containing water and ethanol. In the latter, microchannels walls were coated with the photocatalyst. H2 generation was characterized employing gas chromatography analysis with a gas carrier of argon (Ar). The work developed at the laboratory includes the design and implementation of the experimental set-up, as well as the preparation of Au/TiO2 nanoparticles and its deposition inside of the quartz microchannels. Polydimethylsiloxane (PDMS) layers were fabricated to seal the microchannels plate by means of an oxygen plasma treatment (OPT). The performance of the system was monitored depending on parameters such as catalyst loading, light intensity, gas & liquid flux and EtOH relative concentration. The best results in H2 production were obtained for the microdeposition configuration. Photocatalyst activity (A) was found to be increased by a factor 3.5 with respect to the photoactivity presented by the microslurry configuration. El objetivo principal de este trabajo es la producción de hidrógeno (H2) a partir de soluciones de agua (H2O) y etanol (EtOH) por medio de un proceso fotocatalítico con nanopartículas de oro sobre dióxido de titanio (Au/TiO2). La reacción fue llevada a cabo en una placa de microcanales de cuarzo en un fotoreactor equipado con LEDs emitiendo a 365 nm. Dos fueron las configuraciones analizadas en lo que se refiere a la situación del fotocatalizador respecto a los reactivos líquidos: microslurry y microdeposición. En la primera, las nanopartículas Au/TiO2 fueron dispersadas en la solución de agua y etanol. En la segunda, las paredes de los microcanales fueron impregnadas con el fotocatalizador. La generación de H2 fue caracterizada mediante análisis de cromatografía de gases, con argón (Ar) como gas portador. El trabajo desarrollado en el laboratorio incluye el diseño y la implementación del montaje experimental, así como la preparación de las nanopartículas Au/TiO2 y su deposición sobre el interior de los microcana