Propiedades Fotoelectroquímicas de soluciones Agua – Melanina

Presentación del tema: "Propiedades Fotoelectroquímicas de soluciones Agua – Melanina"— Transcripción de la presentación:

1 Propiedades Fotoelectroquímicas de soluciones Agua – Melanina
Luis Emilio Rendón Díaz Mirón Subcoordinación de Obras y Equipos Instituto Mexicano de Tecnología del Agua Arturo Solís Herrera, Fabián De La Serna Centro de Estudios de la Fotosíntesis en Humanos. S.C., Aguascalientes, Ags., México.

2 Biocombustibles “alcohol”
Estrategia para la conversión de la energía solar conversión Fototérmica Celda Fotoelectroquímica Biocombustibles “alcohol” Celda Fotovoltaica

3 La idea consiste en elaborar una celda fotoelectroquímica
Recipientes para las celdas

4 Se uso una solución de agua-melanina, electrodos de cobre y aluminio y… Helo aquí: una celda fotoelectroquímica: ← Corriente 4.83 mA Voltaje 2.9 volts →

5 El equivalente a un panel de celdas fotoelectroquímicas

6 Las celdas funcionan

7 “Gatos blancos con ojos azules son usualmente sordos”
Que es – La Melanina Las melaninas son macromoléculas biológicas encontradas en toda la biosfera Hay varios tipos de melaninas: Eumelaninas (pelo negro) Feomelanina (pelo castaño o pelirrojo) Neuromelaninas (base del cerebro) En los humanos la forma predominante es la eumelanina (y en menor cantidad la feomelanina) Piel, pelo y ojos –fotoprotector y pigmento– Base del cerebro, oído interno “Gatos blancos con ojos azules son usualmente sordos” (Charles Darwin)

8 – Propiedades de la Melanina –
De color intenso – Alto coeficiente de extinción en el UV y la luz visible (absorbente extremadamente eficiente en el UV) Anti-oxidante y colector de radicales libres Existe un fuerte acoplamiento entre los estados electrónicamente excitados y los modos fononicos (por eso desactiva la radiación dañina)

9 Síntesis de melanina eumelanina tyrosina dopa dopaquinona DHI
dopachrome leucadopachrome DHICA eumelanina

10 La Melanina se polimeriza como:
polímero extendido La Melanina se polimeriza como: oligomero nano-agregado

11 Estructura Física - electrónica
A nivel molecular, la conductividad eléctrica es consistente con el modelo del polímetro “conjugado” : alto grado de conjugación (alternando ligaduras dobles y sencillas) la molécula esta formada por un esqueleto rígido de ligaduras que se traslapan formando orbitales híbridos sp2 para dar ligaduras gigantes s Permaneciendo fuera del plano los orbitales pz de los átomos de carbón vecinos (o N) también se traslapan para dar las ligaduras p Los electrones constituyentes de las ligaduras p están deslocalizados sobre toda la molécula Los orbitales moleculares asociados con las ligaduras p pueden ser orbitales de enlace (p) o anti-enlace (p*) “la absorción” esta asociada con la transición HOMO a LUMO (highest occupied molecular orbital y lowest unoccupied molecular orbital) s plane p/p* p/p* Overlapping pz forming p and p* molecular orbitals pz plane El orbital anti unión tiene mayor energía = Ec El orbital de unión tiene menor energía = Ev

12 Estructura Física - electrónica
A nivel mesoscopico, la melanina sintética se comporta como un semiconductor amorfo: Ancho de banda pequeña consistente con el ancho de banda UV; El nivel de Fermi esta densamente poblado; Consistentemente con las observaciones a nivel mesoscopico el material – no es cristalino EF EV EC E N(E) 1.40eV 0.78eV 0.2eV {A partir de medidas de conductividad DC}

13 Como trabaja la celda Realmente lo que logramos fue descubrir: la inesperada capacidad de la melanina para disociar la molécula de agua

14 Publicado en Nature

15 Expectativa para las celdas fotoelectroquímicas

16 Resumen & Conclusiones
Las aplicaciones fotoelectroquímicas de la melanina han despertado fuerte interés en la comunidad científica; Puede llegar a ser una fuente importante de energía; Es una aplicación particularmente útil para países en desarrollo; Celdas de muy bajo costo; Mecanismo similar a las celdas fotovoltaicas, sin embargo, de manufactura mas sencilla.

17 GRACIAS Se necesitan tiempos tormentosos para liberar al “gato encerrado” en esto de la energía sustentable