Los físicos de la Universidad de Houston han descubierto un catalizador que puede dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, compuesto de fácilmente disponible, materiales de bajo costo y que funcionan de manera mucho más eficiente que los catalizadores anteriores.

Eso resolvería uno de los principales obstáculos que quedan en el uso de agua para producir hidrógeno, una de las fuentes de energía limpia más prometedoras.

"El hidrógeno es la fuente de energía primaria más limpia que tenemos en la tierra, "dijo Paul C. W. Chu, Presidente de TLL Temple of Science y director fundador y científico jefe del Centro de Superconductividad de Texas en UH. "El agua podría ser la fuente más abundante de hidrógeno si se pudiera separar el hidrógeno de su fuerte enlace con el oxígeno en el agua mediante el uso de un catalizador".

Chu y sus colegas, incluidos los físicos Zhifeng Ren y Shuo Chen, ambos también son investigadores principales del Centro de Superconductividad de Texas en UH, informan sobre su descubrimiento, un catalizador eficiente producido sin los costosos metales preciosos más comúnmente utilizados, esta semana en el Actas de la Academia de Ciencias Naturales .

Otros investigadores involucrados en el proyecto incluyen a los investigadores postdoctorales Haiqing Zhou y Fang Yu, y los estudiantes de posgrado Jingying Sun y Ran He.

El catalizador, compuesto de metafosfato ferroso cultivado en una plataforma conductora de espuma de níquel, es mucho más eficiente que los catalizadores anteriores, así como menos costoso de producir.

"En cuanto a costos, es mucho más bajo y en términos de rendimiento, mucho mejor, "dijo Zhifeng Ren, M.D. Anderson, profesor de física y autor principal del artículo. El catalizador también es duradero, operando más de 20 horas y 10, 000 ciclos en prueba.

"Algunos catalizadores son excepcionales, pero solo son estables durante una o dos horas, "Dijo Ren." Eso es inútil. "

Aunque es simple en teoría, dividir el agua en hidrógeno y oxígeno es un proceso complejo, que requieren dos reacciones separadas:una reacción de desprendimiento de hidrógeno y una reacción de desprendimiento de oxígeno, cada uno requiere un electrodo separado. Si bien el hidrógeno es el componente más valioso, no se puede producir sin producir también oxígeno. Y aunque se dispone de catalizadores de hidrógeno eficientes, Ren dijo que la falta de un catalizador de oxígeno económico y eficiente ha creado un cuello de botella en el campo.

El hidrógeno tiene varias ventajas. "El hidrógeno (H2) producido a partir de la división del agua mediante un proceso electroquímico, llamada electrólisis de agua, se ha considerado un recurso energético limpio y sostenible para reemplazar los combustibles fósiles y satisfacer la creciente demanda mundial de energía, Dado que el agua es tanto el único material de partida como el subproducto cuando se produce energía limpia al convertir H2 de nuevo en agua, "escribieron los investigadores.

Y a diferencia de la energía solar, energía eólica y otras energías "limpias", el hidrógeno se puede almacenar fácilmente.

En la actualidad, la mayor parte del hidrógeno se produce mediante reformado con vapor de metano y gasificación del carbón; esos métodos aumentan la huella de carbono del combustible a pesar de que se quema limpiamente.

Chen dijo que las reacciones de desprendimiento de oxígeno a menudo dependen de un electrocatalizador que utiliza un "metal noble":el iridio, platino o rutenio. Pero esos son costosos y no están fácilmente disponibles.

"En este trabajo, Descubrimos un electrocatalizador altamente activo y estable basado en elementos abundantes en la tierra, que incluso supera a los basados ​​en metales nobles, ", dijo." Nuestro descubrimiento puede conducir a un enfoque más económico para la producción de hidrógeno a partir de la electrólisis del agua ".

La división del agua se puede activar mediante corriente eléctrica o mediante fotocatálisis, usando el poder del sol. La división directa del agua con energía solar es demasiado ineficiente, ya que el agua puede absorber solo una pequeña parte del espectro de luz. Idealmente, Ren dijo, La energía solar se utilizaría para generar la energía eléctrica utilizada para dividir el agua.