Un equipo de investigadores dirigido por el Instituto de Física Aplicada de la Universidad de Tsukuba ha demostrado un método para producir catalizadores resistentes a los ácidos cubriéndolos con capas de grafeno. Muestran que el uso de pocas capas permite una mayor penetración de protones durante una reacción de desprendimiento de hidrógeno, que es crucial para maximizar la eficiencia al producir H ₂ Como combustible. Este trabajo puede conducir a la fabricación a escala industrial de hidrógeno como fuente de energía completamente renovable para vehículos que no contribuyen al cambio climático.

El sueño de los automóviles impulsados ​​por hidrógeno ha entusiasmado a muchas personas como una solución para la enorme cantidad de dióxido de carbono que los vehículos que queman combustibles fósiles emiten a la atmósfera a diario. Sin embargo, la producción de hidrógeno gaseoso se ha visto frenada por la falta de catalizadores baratos necesarios para dividir el agua de manera eficiente. En este proceso, núcleos de hidrógeno, llamados protones, necesitan combinarse para formar gas hidrógeno, H ₂ . Las aleaciones a base de níquel y Ni se consideran alternativas baratas y prometedoras al platino, pero estos metales se corroen fácilmente cuando se exponen a las condiciones ácidas de la reacción. Una solución es usar grafeno, una sola hoja de átomos de carbono dispuestos en una red de panal, para proteger el catalizador. Sin embargo, el mecanismo por el cual tiene lugar la reacción sigue siendo poco conocido.

Ahora, una colaboración de investigación internacional liderada por la Universidad de Tsukuba ha demostrado que el uso de tres a cinco capas de grafeno puede prevenir de manera eficiente la corrosión y, al mismo tiempo, permitir que los protones se combinen en el catalizador a través de defectos en la estructura alveolar. Además, encontraron que la eficiencia catalítica disminuía linealmente a medida que se agregaban más capas de grafeno.

"Este resultado nos permitió concluir que los protones deben penetrar a través de las capas de grafeno para reaccionar en la superficie del metal". "dice el Dr. Kailong Hu, autor principal del estudio. La explicación alternativa, que los electrones viajan hacia arriba desde el metal para que los protones puedan reaccionar en la superficie exterior del grafeno, no fue un proceso de reacción importante apoyado por los experimentos. El trabajo futuro se centrará en la optimización del número de capas de grafeno para equilibrar la resistencia a la corrosión con la actividad catalítica.

"El combustible de hidrógeno es particularmente ecológico porque no produce gases de efecto invernadero, y todavía tiene una densidad energética mayor que la gasolina, "Explica el profesor Yoshikazu Ito." Así que pronto podremos pisar el acelerador sin dejar una huella de carbono ".