Los investigadores muestran una oblea recubierta con su nuevo catalizador, lo que reduce la cantidad de electricidad necesaria para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno en condiciones de pH neutro. Crédito:Tyler Irving / U of T Engineering
Un futuro impulsado por combustible libre de carbono depende de nuestra capacidad para aprovechar y almacenar energía de fuentes renovables pero intermitentes. como solar y eólica. Ahora, Un nuevo catalizador desarrollado en la Universidad de Toronto Engineering da un impulso a una serie de tecnologías de energía limpia que dependen de la producción de hidrógeno a partir del agua.
Además de ser un ingrediente clave en todo, desde combustible hasta fertilizantes, el hidrógeno tiene un gran potencial como medio de almacenamiento de energía. La idea sería utilizar electricidad renovable para producir hidrógeno a partir del agua, luego revertir el proceso en una celda de combustible electroquímica, resultando en energía limpia bajo demanda.
"El hidrógeno es una materia prima industrial de enorme importancia, pero, lamentablemente, hoy en día se deriva abrumadoramente de combustibles fósiles, resultando en una gran huella de carbono, "dice el profesor Ted Sargent, autor principal en un artículo en Energía de la naturaleza que describe el nuevo catalizador. "La electrólisis, división del agua para producir hidrógeno y oxígeno renovables, es una tecnología convincente, pero necesita más mejoras en la eficiencia, costo, y longevidad. Este trabajo ofrece una nueva estrategia para perseguir estos objetivos de importancia crítica ".
El laboratorio de Sargent se encuentra entre varios grupos de investigación de todo el mundo que compiten por crear catalizadores que reduzcan la cantidad de electricidad necesaria para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. En la actualidad, los catalizadores de mejor rendimiento dependen del platino, un material de alto costo, y operar en condiciones ácidas.
"Nuestro nuevo catalizador está hecho de cobre, níquel y cromo, que son todos más abundantes y menos costosos que el platino, "dice Cao-Thang Dinh, coautor principal del artículo junto con sus compañeros investigadores postdoctorales Pelayo García De Arquer y Ankit Jain. "Pero lo más emocionante es que funciona bien en condiciones de pH neutro, lo que abre una serie de posibilidades ".
El agua de mar es la fuente de agua más abundante en la tierra, Señala Dinh. Pero el uso de agua de mar con catalizadores tradicionales en condiciones ácidas requeriría eliminar primero la sal, un proceso que consume mucha energía. Operar a pH neutro evita el alto costo de la desalinización.
Pelayo y Dinh usan su catalizador en un electrolizador que divide el agua en hidrógeno y oxígeno. Crédito:Tyler Irving / U of T Engineering
También podría permitir el uso de microorganismos para fabricar productos químicos como el metanol y el etanol. "Hay bacterias que pueden combinar hidrógeno y CO2 para producir combustibles de hidrocarburos, ", dice García De Arquer." Podrían crecer en la misma agua y absorber el hidrógeno a medida que se produce, pero no pueden sobrevivir en condiciones ácidas ".
El uso de energía renovable para convertir el CO2 residual en combustibles u otros productos de valor agregado es el objetivo de NRG COSIA Carbon XPrize. Un equipo del laboratorio de Sargent se encuentra entre los cinco finalistas del concurso internacional, compitiendo por el gran premio de US $ 7,5 millones.
