A Kinetic Model of Photocatalytic Hydrogen Production Employing a Hole Scavenger
José F. Durán-Pérez
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Search for more papers by this authorJulio C. García-Martínez
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Search for more papers by this authorAna K. Medina-Mendoza
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Ciencias Básicas, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Search for more papers by this authorHéctor Puebla-Núñez
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Search for more papers by this authorMargarita M. González-Brambila
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Search for more papers by this authorCorresponding Author
Jose Antonio Colín-Luna
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Correspondence: Jose Antonio Colín-Luna ([email protected]), Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200, México, D. F, CDMX, Mexico.Search for more papers by this authorJosé F. Durán-Pérez
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Search for more papers by this authorJulio C. García-Martínez
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Search for more papers by this authorAna K. Medina-Mendoza
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Ciencias Básicas, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Search for more papers by this authorHéctor Puebla-Núñez
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Search for more papers by this authorMargarita M. González-Brambila
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Search for more papers by this authorCorresponding Author
Jose Antonio Colín-Luna
Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200 México, D. F, CDMX, Mexico
Correspondence: Jose Antonio Colín-Luna ([email protected]), Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Departamento de Energía, Área de Análisis de Procesos, Av. San Pablo 180, Col. Reynosa, CP. 02200, México, D. F, CDMX, Mexico.Search for more papers by this authorAbstract
Reactions involved in photocatalytic hydrogen production through water splitting combined with a hole scavenger involve several stages that make kinetic analysis quite complicated. In the present work, a kinetic model for the photocatalytic production of hydrogen has been developed based on competitive adsorption, considering the photocatalytic decomposition of an organic molecule coupled to hydrolysis through photocatalytic water splitting. Parameter estimation is performed by using the Levenberg-Marquardt method. Model validation results give an estimation of the strength of adsorption of acetol and the acetaldehyde.
References
- 1 I. Dincer, Int. J. Hydrogen Energy 2012, 37, 1954–1971.
- 2 K. C. Christoforidis, P. Fornasiero, ChemCatChem 2017, 9, 1523–1544.
- 3 J. D. Holladay, J. Hu, D. L. King, Y. Wang, Catal. Today 2009, 139, 244–260.
- 4 J. L. Contreras, J. Salmones, J. A. Colín-Luna, L. Nuño, B. Quintana, I. Cordova, B. Zeifert, C. Tapia, G. A. Fuentes, Int. J. Hydrogen Energy 2014, 39, 18835–18853.
- 5 K. Shimura, H. Yoshida, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2467–2481.
- 6 M. Ni, M. K. H. Leung, D. Y. C. Leung, K. Sumathy, Renewable Sustainable Energy Rev. 2007, 11, 401–425.
- 7 X. Chen, S. Shen, L. Guo, S. S. Ma, Chem. Rev. 2010, 110, 6503–6570.
- 8 Z. Tasnadi-Asztalos, P. S. Agachi, C. C. Cormos, Int. J. Hydrogen Energy 2015, 40, 7017–7027.
- 9 M. Gao, L. Zhu, W. L. Ong, J. Wang, G. W. Ho, Catal. Sci. Technol. 2015, 5, 4703–4726.
- 10 L. Hou, M. Zhang, Z. Guan, Q. Li, J. Yang, J. Nanopart. Res. 2018, 20, 60.
- 11 M. I. Maldonado, A. López-Martín, G. Colón, J. Peral, J. I. Martínez-Costa, S. Malato, Appl. Catal., B 2018, 229, 15–23.
- 12 M. Stelmachowski, M. Marchwicka, E. Grabowska, M. Diak, A. Zaleska, J. Adv. Oxid. Technol. 2014, 17 (2), 167–178.
- 13 P. Panagiotopoulou, E. Karamerou, D. Kondarides, Catal. Today 2013, 209, 91–98.
- 14 S. Escobedo, B. Serrano, B. Calzada, J. Moreira, H. de Lasa, Fuel 2016, 181, 438–449.
- 15 K. Sanwald, T. Berto, W. Eisenreich, O. Guitiérrez, J. Lercher, J. Catal. 2016, 344, 806–816.
- 16 L. Clarizia, I. Di Somma, L. Onotri, R. Andreozzi, R. Marotta, Catal. Today 2017, 281, 117–123.
- 17
J. Moreira, B. Serrano-Rosales, P. J. Valades-Pelayo, H. de Lasa, Int. J. Chem. React. Eng.
2013, 11 (2), 641–656.
10.1515/ijcre-2012-0003 Google Scholar
- 18 A. Constantinides, N. Mostoufi, Numerical Methods for Chemical Engineers with MATLAB Applications, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ 1999.
- 19 D. Yu, T. Salmi, Catalytic Kinetics, Elsevier, Amsterdam 2016.
- 20 J. Nocedal, S. J. Wright, Numerical Optimization, Springer, New York 2006.
- 21 H. Al-Ekabi, N. Serpone, J. Phys. Chem. 1988, 92, 5726–5731.
- 22 J. García-Martínez, O. Castillo, J. de los Reyes, E. Trejo, A. Montesinos, Chem. Eng. J. 2012, 210, 53–62.
- 23 R. Matthews, J. Catal. 1988, 111, 264–272.
Citing Literature
