La producción sostenible de combustibles y productos químicos está más cerca de convertirse en una realidad práctica después de que los investigadores de KAUST analizaran un catalizador de transferencia de hidruro electroquímico libre de metales preciosos y descubrieran que el molibdeno desempeñaba un papel central.

El platino ha sido durante mucho tiempo el catalizador preferido para la transferencia electroquímica de hidruros, un proceso químico versátil para producir sustancias químicas valiosas o combustibles libres de carbono. Si este proceso electroquímico fuera alimentado con electricidad renovable, podría permitir una sociedad más sostenible. Sin embargo, el platino es un metal precioso raro y costoso, lo que impone limitaciones significativas a la adopción de esta tecnología.

Un metal mucho más abundante y menos costoso, el molibdeno, podría ocupar el lugar del platino en el proceso, según han demostrado Magnus Rueping y su equipo.

Varios catalizadores a base de molibdeno, incluido el sulfuro de molibdeno, se han mostrado prometedores anteriormente para la electrocatálisis de transferencia de hidruro, pero la razón de su alta actividad no estaba clara y el papel del molibdeno, en particular, seguía siendo un misterio. "Queríamos determinar cómo funcionaba este catalizador", dice Jeremy Bau, científico investigador del laboratorio de Rueping.

El equipo aplicó una técnica llamada espectroscopia de resonancia paramagnética de electrones (EPR) en un intento por estudiar el electrocatalizador de sulfuro de molibdeno en acción en tiempo real. "Inesperadamente, pudimos capturar todo el proceso mientras ocurría", dice Bau. "Pudimos atrapar el estado activo del catalizador:iones Mo3+ unidos directamente al hidrógeno".

El hallazgo de que los iones de molibdeno participan directamente en la transferencia de hidruro podría conducir a mejores catalizadores. "Si podemos demostrar una teoría cohesiva de cómo el molibdeno es responsable de la actividad de transferencia de hidruro, podemos centrarnos en mejorar el molibdeno para que pueda ser competitivo con el platino y también en desarrollar nuevos catalizadores de molibdeno como reemplazos más baratos para el platino", dice Bau.

Una aplicación del catalizador podría ser dividir electroquímicamente las moléculas de agua para producir gas hidrógeno como una forma de convertir la electricidad renovable en un combustible transportable y almacenable. Sin embargo, el equipo también demostró que el catalizador tenía un gran potencial para potenciar los biocatalizadores enzimáticos para la producción de productos químicos ecológicos.

En las células, las enzimas a menudo trabajan con la molécula transportadora de energía NADH de la naturaleza para catalizar reacciones. Sin embargo, el NADH es prohibitivamente caro para la biocatálisis industrial. El hidruro de molibdeno generado electroquímicamente demostró ser muy eficaz para regenerar NADH in situ en el matraz de reacción bioquímica.

"Nos sorprendió la eficiencia del proceso", dice Rueping. "Se evitan los subproductos y se produce NADH puro. Nuestro descubrimiento plantea la posibilidad de que la electroquímica pueda permitir el objetivo largamente perseguido de fabricar productos químicos a través de enzimas". + Explora más

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