Un nuevo catalizador recubierto de molibdeno que puede dividir de manera eficiente el agua en electrolitos ácidos es desarrollado por investigadores de KAUST y podría ayudar con la producción eficiente de hidrógeno.

Cuando se quema, el hidrógeno se convierte en agua y calor para hacer una fuente de energía completamente limpia. Por lo tanto, en la búsqueda de un poder más verde, Existe una necesidad urgente de un medio sostenible y eficiente para producirlo. Una forma es dividir el agua mediante un proceso conocido como desprendimiento de hidrógeno fotocatalítico:las moléculas de agua se dividen en hidrógeno y oxígeno utilizando solo la luz solar para proporcionar la energía necesaria. En este sentido, el hidrógeno actúa como un medio de almacenamiento de energía solar.

Los científicos están buscando formas de mejorar esta reacción de división del agua mediante el desarrollo de un catalizador óptimo. Si bien se han probado muchos materiales diferentes, por lo general, se ven afectados negativamente por el oxígeno que también se crea junto con el hidrógeno durante el proceso. Los dos productos gaseosos pueden volver a recombinarse fácilmente en agua debido a las reacciones inversas de formación de agua, obstaculizar la producción de hidrógeno.

Angel García-Esparza y ​​Tatsuya Shinagawa, dos ex Ph.D. de KAUST. estudiantes como investigadores líderes supervisados ​​por el profesor asociado de ciencia química Kazuhiro Takanabe, colaboraron con otros colegas del Centro de Catálisis y otros especialistas de la Universidad para crear un catalizador de reacción de evolución de hidrógeno que es tolerante a los ácidos y previene selectivamente la reacción de reforma del agua1 .

"El desarrollo de catalizadores tolerantes al ácido es un desafío importante porque la mayoría de los materiales no son estables y se degradan rápidamente en las condiciones ácidas que son favorables para la generación de hidrógeno, "dice García-Esparza.

Debido a que la acidez de la solución fue crucial para la estabilidad del material, el equipo se tomó el tiempo necesario para establecer el nivel de pH óptimo entre 1,1 y 4,9. Luego electro-recubrieron molibdeno sobre un catalizador de electrodo de platino estándar en una solución ligeramente ácida.

Comparando el rendimiento del fotocatalizador con y sin el revestimiento de molibdeno, El equipo demostró que sin molibdeno, la tasa de producción de hidrógeno finalmente se estabilizó después de 10 horas de funcionamiento bajo iluminación con luz ultravioleta. Sin embargo, la introducción de molibdeno evitó esta caída en el rendimiento. Los investigadores creen que esto se debe a que el molibdeno actúa como una membrana de gas, impidiendo que el oxígeno llegue al platino y alterando su desempeño catalítico.

"El principal desafío para la mayoría de los catalizadores es la estabilidad a largo plazo de los materiales", explicó García-Esparza. "Por lo tanto, es un paso importante tener un material tolerante al ácido capaz de prevenir la reacción de formación de agua que ralentiza la división del agua".

"Sin embargo, todavía estamos lejos de ser un dispositivo comercial y es necesario trabajar más, "dijo García-Esparza.