Modelo de bola y palo de la estructura molecular del catalizador de combustible solar desarrollado en Caltech. El azul representa los átomos de hierro; el verde es níquel; el rojo es oxígeno; el blanco es hidrógeno. Crédito:Caltech
Los investigadores de Caltech han hecho un descubrimiento que dicen que podría conducir a la producción económicamente viable de combustibles solares en los próximos años.
Durante años, La investigación del combustible solar se ha centrado en el desarrollo de catalizadores que pueden dividir el agua en hidrógeno y oxígeno utilizando solo la luz solar. El combustible de hidrógeno resultante podría usarse para impulsar vehículos de motor, plantas electricas, y pilas de combustible. Dado que lo único que se produce al quemar hidrógeno es agua, no se agrega contaminación de carbono a la atmósfera.
En 2014, investigadores en el laboratorio de Harry Gray, Profesor de Química Arnold O. Beckman de Caltech, desarrolló un catalizador de separación de agua hecho de capas de níquel y hierro. Sin embargo, nadie estaba completamente seguro de cómo funcionaba. Muchos investigadores plantearon la hipótesis de que las capas de níquel, y no los átomos de hierro, fueron responsables de la capacidad de división del agua del catalizador (y otros similares).
Para averiguarlo con seguridad, Bryan Hunter (PhD '17), ex becario del Instituto Resnick, y sus colegas en el laboratorio de Gray crearon una configuración experimental que privó de agua al catalizador. "Cuando quitas un poco de agua, la reacción se ralentiza, y puede tomar una fotografía de lo que está sucediendo durante la reacción, " él dice.
Generación de gas mediante un catalizador de combustible solar. Crédito:Caltech
Esas imágenes revelaron el sitio activo del catalizador, la ubicación específica donde el agua se descompone en oxígeno, y mostraron que el hierro estaba realizando la reacción de división del agua. no níquel.
"Nuestro mecanismo con apoyo experimental es muy diferente de lo que se propuso, "dice Hunter, primer autor de un artículo publicado el 6 de febrero en Joule , una revista de investigación en energías sostenibles, describiendo el descubrimiento. "Ahora podemos empezar a realizar cambios en este material para mejorarlo".
Gris, cuyo trabajo se ha centrado en los combustibles solares durante décadas, dice que el descubrimiento podría ser un "cambio de juego" para el campo.
"Esto alertará a las personas de todo el mundo de que el hierro es particularmente bueno para este tipo de catálisis, ", dice." No me sorprendería en absoluto que la gente comenzara a utilizar estos catalizadores en aplicaciones comerciales en cuatro o cinco años ".
El artículo que describe la investigación en Joule se titula, "Atrapando un intermedio de división de agua de hierro (VI) en medios no acuosos".
