Un equipo de investigadores de química de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill ha desarrollado un enfoque único para aprovechar la energía del sol para producir gas hidrógeno, una posible fuente de energía limpia, a partir del agua, según un artículo publicado en Nature Chemistry .
Dirigido por el químico Alexander Miller de la UNC-Chapel Hill, el estudio "El autoensamblaje del catalizador acelera el H2 electrocatalítico bimetálico impulsado por luz" Evolution in Water", investiga un sistema que utiliza luz y electricidad para dividir el agua en sus elementos constituyentes:hidrógeno y oxígeno.
"Lo que encontramos es que se puede inducir a estos catalizadores a autoensamblarse en estos glóbulos, que absorben mejor la luz y forman enlaces químicos para producir hidrógeno", dijo Miller. "Esta investigación representa una contribución significativa al campo de la catálisis y allana el camino para el desarrollo de tecnologías energéticas eficientes y sostenibles."
Miller, profesor de química en la Facultad de Artes y Ciencias, estuvo acompañado por Marc ter Horst, profesor de investigación del laboratorio central de resonancia magnética nuclear; Isaac Cloward, asistente de investigación graduado; Tamara Jurado, investigadora asociada postdoctoral; Tianfei Liu, investigador asociado postdoctoral; y ex miembros de su laboratorio:Annabell Bonn, Matthew Chambers y Catherine Pitman.
Los investigadores descubrieron que las estructuras moleculares hacían que los catalizadores (moléculas que aceleran una reacción química sin consumirse en el proceso) se agruparan para formar micelas, que son glóbulos similares a depósitos aceitosos en la superficie del agua cuando se le agrega aceite de oliva. .
La división del agua es un proceso clave en las tecnologías de energía renovable, particularmente en la producción de hidrógeno como combustible limpio y sostenible. El hidrógeno obtenido del agua se puede utilizar para pilas de combustible, motores de combustión y otras aplicaciones, siendo el único subproducto el vapor de agua.
"La división del agua tiene el potencial de almacenar energía solar en forma de enlaces químicos, abordando la naturaleza intermitente de la generación de energía solar", dijo Miller. "La investigación sobre métodos eficientes y rentables de división del agua es un área de interés importante en el campo de las energías renovables y el desarrollo sostenible."
Los investigadores también utilizaron una técnica especial llamada dispersión dinámica de la luz, también conocida como espectroscopia de correlación de fotones, para medir el tamaño de los catalizadores analizando las fluctuaciones en la intensidad de la luz dispersada. Esta técnica no invasiva proporcionó información valiosa sobre el tamaño, la forma y la distribución de los catalizadores.
Las micelas más grandes produjeron hidrógeno más rápidamente. También utilizaron una herramienta analítica llamada espectroscopia de resonancia magnética nuclear, que confirmó que dentro de esas partículas, los catalizadores estaban cerca unos de otros.
"Queremos capturar la energía de la luz solar y en lugar de convertirla en electricidad, como un panel solar en el techo, queremos generar un combustible que podamos almacenar y usar según sea necesario para conducir un automóvil, cargar una batería, encender las luces. ", dijo Molinero. "Ese es el panorama general."
Más información: Isaac N. Cloward et al, El autoensamblaje del catalizador acelera la evolución electrocatalítica de H2 impulsada por luz bimetálica en agua, Nature Chemistry (2024). DOI:10.1038/s41557-024-01483-3
Información de la revista: Química de la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill
