La demanda de fuentes de combustible ecológicas está aumentando a medida que se reconoce comúnmente el objetivo de disminuir la dependencia de los combustibles fósiles. El hidrógeno representa una posible fuente de combustible sostenible cuando se produce a partir de agua y se quema con oxígeno porque solo se libera agua como subproducto. Se está investigando intensamente la oxidación del hidrógeno para liberar energía y agua mediante pilas de combustible que contienen catalizadores. Sin embargo, Los catalizadores utilizados en la oxidación del hidrógeno generalmente sufren envenenamiento por monóxido de carbono, que está presente como contaminante en gas hidrógeno comercial. Por lo tanto, la capacidad de oxidar tanto el hidrógeno como el monóxido de carbono en el mismo sistema de reacción es una perspectiva atractiva para evitar el envenenamiento del catalizador y aumentar la eficiencia de la producción de energía a partir del hidrógeno.

Una colaboración liderada por la Universidad de Kyushu ha desarrollado recientemente un catalizador que puede oxidar tanto el hidrógeno como el monóxido de carbono dependiendo del pH del sistema de reacción. El catalizador imita el comportamiento de dos enzimas:hidrogenasa en medios ácidos (pH 4-7) y monóxido de carbono deshidrogenasa en medios básicos (pH 7-10). El catalizador es un complejo soluble en agua que contiene átomos de metal de níquel e iridio con una estructura única de "mariposa". Los investigadores investigaron la capacidad de su catalizador para oxidar hidrógeno y monóxido de carbono en una mezcla 1:1. En tono rimbombante, pudieron aislar varios intermedios en los procesos de oxidación para confirmar los mecanismos de oxidación del hidrógeno y del monóxido de carbono por el catalizador.

"Descubrimos que el catalizador reaccionaba con hidrógeno para formar un complejo de hidruro en condiciones ácidas, "dice el primer autor, el profesor Seiji Ogo, Facultad de Ingeniería / Instituto Internacional para la Investigación de Energía Neutra en Carbono (WPI-I2CNER), Universidad de Kyushu. "Además, el catalizador se coordina fácilmente con el monóxido de carbono, que se oxidó a dióxido de carbono en condiciones básicas ".

Luego, el equipo investigó la resistencia de su catalizador al envenenamiento por monóxido de carbono en un prototipo de celda de combustible que utiliza gases de alimentación de hidrógeno. monóxido de carbono, y una mezcla 1:1 de los dos. La densidad de potencia de la pila de combustible que contiene el catalizador depende del pH del sistema y de la composición del gas de alimentación. La oxidación del hidrógeno por el catalizador se facilitó a pH bajo (condiciones ácidas) y la oxidación del monóxido de carbono fue más rápida a pH alto (condiciones básicas); estas tendencias se corresponden bien con el comportamiento observado para las enzimas relacionadas.

"La capacidad de nuestro catalizador para utilizar hidrógeno y monóxido de carbono como fuentes de energía representa un avance importante en la tecnología del hidrógeno, "explica Ogo.

Se prevé que los catalizadores para la oxidación del hidrógeno que pueden resistir el envenenamiento por monóxido de carbono permitirán el desarrollo de celdas de combustible de hidrógeno con un rendimiento mejorado. representando un paso más en el camino hacia el objetivo último de una sociedad sostenible.