(Phys.org) - Las partículas súper pequeñas de silicio reaccionan con el agua para producir hidrógeno casi instantáneamente, según investigadores de la Universidad de Buffalo.

En una serie de experimentos, los científicos crearon partículas esféricas de silicio de unos 10 nanómetros de diámetro. Cuando se combina con agua, estas partículas reaccionaron para formar ácido silícico (un subproducto no tóxico) e hidrógeno, una fuente potencial de energía para las pilas de combustible.

La reacción no requirió luz calor o electricidad, y también creó hidrógeno aproximadamente 150 veces más rápido que reacciones similares utilizando partículas de silicio de 100 nanómetros de ancho, y 1, 000 veces más rápido que el silicio a granel, según el estudio.

Los hallazgos aparecieron en línea en Nano letras el 14 de enero. Los científicos pudieron verificar que el hidrógeno que producían era relativamente puro probándolo con éxito en una pequeña celda de combustible que alimentaba un ventilador.

"Cuando se trata de dividir el agua para producir hidrógeno, El silicio nanométrico puede ser mejor que las opciones más obvias que las personas han estudiado durante un tiempo, como el aluminio, "dijo el investigador Mark T. Swihart, Catedrático de Ingeniería Química y Biológica de la UB y director de la Universidad de Fortaleza Estratégica en Sistemas Integrados Nanoestructurados.

"Con un mayor desarrollo, esta tecnología podría formar la base de un enfoque de 'solo agregar agua' para generar hidrógeno a pedido, "dijo el investigador Paras Prasad, director ejecutivo del Instituto de Láseres de la UB, Fotónica y Biofotónica (ILPB) y Profesora Distinguida de SUNY en los Departamentos de Química de la UB, Física, Ingeniería Eléctrica y Medicina. "La aplicación más práctica sería para fuentes de energía portátiles".

Swihart y Prasad dirigieron el estudio, que fue completado por científicos de la UB, algunos de los cuales tienen afiliaciones con la Universidad de Nanjing en China o la Universidad de Corea en Corea del Sur. Folarin Erogbogbo, profesor ayudante de investigación en el ILPB de la UB y doctorado por la UB, fue el primer autor.

La velocidad a la que las partículas de 10 nanómetros reaccionaron con el agua sorprendió a los investigadores. En menos de un minuto estas partículas produjeron más hidrógeno que las partículas de 100 nanómetros producidas en aproximadamente 45 minutos. La velocidad máxima de reacción para las partículas de 10 nanómetros fue aproximadamente 150 veces más rápida.

Swihart dijo que la discrepancia se debe a la geometría. Mientras reaccionan, las partículas más grandes forman estructuras no esféricas cuyas superficies reaccionan con el agua con menos facilidad y de manera menos uniforme que las superficies de las más pequeñas, partículas esféricas, él dijo.

Aunque se necesita una gran cantidad de energía y recursos para producir las bolas de silicio súper pequeñas, las partículas podrían ayudar a alimentar dispositivos portátiles en situaciones en las que hay agua disponible y la portabilidad es más importante que el bajo costo. Las operaciones militares y los viajes de campamento son dos ejemplos de tales escenarios.

"Hasta ahora se desconocía que pudiéramos generar hidrógeno tan rápidamente a partir del silicio, uno de los elementos más abundantes de la Tierra, ", Dijo Erogbogbo." El almacenamiento seguro de hidrógeno ha sido un problema difícil a pesar de que el hidrógeno es un excelente candidato para la energía alternativa, y una de las aplicaciones prácticas de nuestro trabajo sería el suministro de hidrógeno para la energía de las pilas de combustible. Pueden ser vehículos militares u otras aplicaciones portátiles que estén cerca del agua ".

"Quizás en lugar de llevarme un generador de gasolina o diésel y tanques de combustible o grandes paquetes de baterías al campamento (civil o militar) donde hay agua disponible, Tomo una pila de combustible de hidrógeno (mucho más pequeña y ligera que el generador) y unos cartuchos de plástico de nanopolvo de silicio mezclados con un activador, "Swihart dijo, imaginando aplicaciones futuras. "Entonces puedo encender mi radio satelital y mi teléfono, GPS, ordenador portátil, Encendiendo, etc. Si hago las cosas bien, Incluso podría usar el exceso de calor generado por la reacción para calentar un poco de agua y preparar té ".