Crédito:Sociedad Química Estadounidense
Un nuevo catalizador podría reducir drásticamente el costo de producción de hidrógeno, uno de los combustibles renovables más limpios. Basado en sulfuro de molibdeno, el catalizador fue desarrollado por un grupo en el Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales, dirigido por Shi Jie Wang.
El nuevo catalizador podría revolucionar el uso industrial de la reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER), que genera gas hidrógeno al dividir las moléculas de agua. Los catalizadores más eficientes para HER utilizan metales nobles como el platino, que son prohibitivamente caras para la producción a gran escala. La producción mundial actual de hidrógeno se estima en 50 millones de toneladas, pero la demanda podría despegar si se reducen los costos de producción para hacerlo competitivo como combustible de transporte.
"Estamos explorando intensamente catalizadores fabricados con materiales abundantes en la Tierra con un rendimiento de SU comparable a los metales nobles, "dice Wang.
El éxito del equipo se produjo cuando tropezaron con una nueva forma cristalina de sulfuro de molibdeno, con composición Mo 6 S 4 .
La estructura común, disulfuro de molibdeno (MoS 2 ), inicialmente se mostró prometedor como catalizador, pero estaba limitado por la baja eficiencia del hidrógeno que se adsorbe a la superficie. La transferencia de carga eléctrica, fundamental para el proceso de catálisis, también resultó lenta.
Inesperadamente, los investigadores encontraron MoS 2 la catálisis se produjo de manera más eficiente en los bordes del material o en los defectos de la red donde había electrones no apareados.
Esto llevó a Wang y su equipo a intentar presentar MoS 2 defectos al variar la proporción de molibdeno a azufre. En una proporción particular, se sorprendieron al descubrir que, en lugar de MoS defectuoso 2 , habían producido un cristal bidimensional regular.
Examinar la estructura con un microscopio de efecto túnel, el equipo encontró una estructura de celosía cuadrada hecha de unidades repetidas de Mo 6 S 4 —Muy diferente de MoS 2 Estructura de celosía hexagonal.
El modelado de la estructura cuadrada sugirió que sería un catalizador eficiente, ya que sus características estaban más cerca de metales como el platino que el MoS de tipo semiconductor 2 .
Los experimentos confirmaron el rendimiento de Mo 6 S 4 :el voltaje requerido para impulsar la reacción de HER fue de aproximadamente 0,1 voltios, 50 por ciento más bajo que el MoS de celosía defectuosa 2 , y acercándose al platino (~ 0,05 voltios).
"No es tan bueno como el platino, pero considerando que es muy económico y muy estable, Creo que tiene un gran potencial "Dijo Wang.
