Los investigadores que trabajan en NCCR MARVEL han descubierto un catalizador de autocuración que se puede utilizar para liberar hidrógeno a través de la deshidrogenación hidrolítica de amoniaco borano. El catalizador, SION-X, se basa en el abundante mineral Jacquesdietrichite, es sostenible, estable al aire y se puede regenerar fácilmente, almacenado y manipulado. Estas características significan que puede ofrecer ventajas significativas sobre los catalizadores existentes utilizados en la producción del hidrógeno portador de energía limpia y renovable. La investigación ha sido publicada en el Revista de Química de Materiales A .

Hidrógeno (H ₂ ) es un portador de energía limpia y renovable y se considera un candidato ideal para futuras aplicaciones móviles y estacionarias. El uso a gran escala requiere un almacenamiento y liberación seguros y eficientes de H ₂ , sin embargo, y esto sigue siendo un desafío a pesar de la investigación de múltiples sistemas de almacenamiento de hidrógeno.

En años recientes, Algunas investigaciones se han centrado en compuestos de hidruro de boro-nitrógeno (B-N) porque pueden almacenar y liberar cantidades significativas de H ₂ . De los compuestos, lo más simple, borano de amoniaco (AB), es particularmente prometedor porque no sufre de autohidrólisis en agua, tiene una H alta ₂ contenido, bajo peso molecular, no es tóxico y tiene una estabilidad particularmente alta tanto en soluciones acuosas como en aire; tiene un gran potencial para aplicaciones a bordo en el transporte.

La hidrólisis a temperatura ambiente ha demostrado ser el método más benigno y eficiente de liberar hidrógeno de AB evitando el uso de temperaturas elevadas o cualquier otro solvente tóxico y costoso. Sin embargo, a menudo se necesita un catalizador para impulsar la hidrólisis de AB. Y aunque existe una gama de catalizadores capaces de liberar hidrógeno de forma eficiente de AB, sufren de una serie de desventajas. Los basados ​​en metales nobles son caros, no sostenible e impracticable para aplicaciones a gran escala. Los catalizadores de metales no nobles son sensibles al aire y se pueden oxidar fácilmente, por lo que requieren un manejo y almacenamiento especiales. y puede ser difícil de regenerar. En lo alto de ello, la actividad catalítica se reduce parcialmente o incluso se desactiva por completo después de algunos ciclos de reacción, como, por ejemplo, en el caso de metales de transición abundantes en la tierra.

Estos inconvenientes motivaron a los investigadores, dirigido por el Dr. Kyriakos C. Stylianou de EPFL y NCCR MARVEL, para intentar encontrar mejores catalizadores. Los candidatos ideales deben basarse en elementos abundantes, aire estable, y se regenera fácilmente, almacenado y manipulado. De todos estos puntos fuertes los investigadores consideraron la regeneración, o autocuración (la capacidad del catalizador de repararse espontáneamente durante las operaciones normales) para ser el más atractivo. En efecto, es fundamental para aplicaciones prácticas porque la estabilidad del catalizador está directamente relacionada con su viabilidad económica.

Su novela, catalizador sostenible autocurativo, descrito en el artículo Descubrimiento de un catalizador autorreparable para la deshidrogenación hidrolítica de amoniaco borano, parece encajar en la factura. El catalizador, apodado SION-X, es la forma sintética de la Jacquesdietrichite (Cu ₂ [(BO) (OH) 2] (OH) ₃ ), un mineral encontrado por primera vez en la mina Tachgagalt en Marruecos en 1999. Los científicos lo obtuvieron por primera vez como un polvo azul después de exponer el residuo de la reacción entre una estructura organometálica (MOF) a base de cobre y AB al aire libre. Cuando usaron SION-X en la hidrólisis de AB, obtuvieron más del 90% de conversión de H ₂ en unos 45 minutos. Durante el proceso, se transformó en nanopartículas de cobre (0). Cuando la mezcla de reacción se expuso al aire, el polvo azul de SION-X se autocuró y se reformó a partir de nanopartículas de cobre (0). Pudieron realizar 10 ciclos de catálisis-regeneración sin cambiar la actividad de SION-X.

Este proceso de autocuración, en el que el catalizador restauró su integridad estructural al aire libre sin aplicar calor, presión o polarización eléctrica, es muy importante para prolongar la vida útil del catalizador y hace que SION-X sea un buen candidato para su uso en la deshidrogenación hidrolítica a gran escala de AB.

"La catálisis autocurativa de SION-X en ausencia de cualquier aporte de energía adicional brinda una nueva perspectiva en la catálisis heterogénea para aplicaciones relacionadas con la energía, ", dijeron los investigadores.