La amenaza inminente del cambio climático ha motivado a científicos de todo el mundo a buscar alternativas más limpias a los combustibles fósiles, y muchos creen que el hidrógeno es nuestra mejor opción. Como recurso energético respetuoso con el medio ambiente, el hidrógeno (H2 ) se puede utilizar en vehículos y plantas de energía eléctrica sin liberar dióxido de carbono a la atmósfera.
Sin embargo, almacenar y transportar H2 de manera segura y eficiente sigue siendo un desafío. El hidrógeno gaseoso comprimido plantea un riesgo importante de explosión y fuga, mientras que el hidrógeno líquido debe mantenerse a temperaturas extremadamente bajas, lo que resulta costoso. Pero ¿y si pudiéramos almacenar hidrógeno directamente en la composición molecular de otros materiales líquidos o sólidos?
Este fue el enfoque de un equipo de científicos de Japón que, en un estudio reciente publicado en la revista Small , investigaron el potencial de las láminas de boruro de hidrógeno (HB) como portadores prácticos de hidrógeno. El almacenamiento de hidrógeno en láminas de HB no es un concepto completamente nuevo y ya se han estudiado muchos aspectos de sus posibles aplicaciones como portadores de hidrógeno. Sin embargo, sacar el hidrógeno de las láminas es la parte complicada.
Es necesario calentar a altas temperaturas o una fuerte iluminación ultravioleta (UV) para liberar hidrógeno (H2 ) de hojas HB. Sin embargo, ambos enfoques tienen desventajas inherentes, como un alto consumo de energía o H2 incompleto. liberación.
Así, el equipo profundizó en una posible alternativa:la liberación electroquímica. Basado en el mecanismo del H2 inducido por los rayos UV liberación de láminas de HB, el equipo especuló que la inyección de electrones desde un electrodo catódico en nanoláminas de HB mediante una fuente de alimentación eléctrica podría ser una forma superior de liberar H2 en comparación con la irradiación UV o el calentamiento.
Basándose en esta teoría, los investigadores dispersaron láminas de HB en acetonitrilo (un disolvente orgánico) y aplicaron un voltaje controlado a la dispersión. Estos experimentos revelaron que casi todos los electrones inyectados en el sistema electroquímico se utilizaron para convertir H + iones de las láminas de HB en H2 moléculas. En particular, la eficiencia faradaica de este proceso, que mide cuánta energía eléctrica se convierte en energía química, superó el 90%.
El equipo también realizó experimentos de rastreo de isótopos para confirmar que el H2 liberado electroquímicamente se originó a partir de las láminas de HB y no a través de alguna otra reacción química. Además, también emplearon microscopía electrónica de barrido y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X para caracterizar las láminas antes y después del H2. liberación, lo que arroja más información sobre los mecanismos subyacentes del proceso.
Estos hallazgos contribuyen al desarrollo de transportadores de hidrógeno ligeros y seguros con bajo consumo de energía. Aunque el equipo estudió la forma dispersa de las láminas HB en el artículo publicado, los hallazgos actuales son aplicables a sistemas de películas o láminas HB a granel para H2 liberar. Además, el equipo investigará la capacidad de recarga de las láminas de HB después de la deshidrogenación en un estudio futuro.
Más información: Satoshi Kawamura et al, Liberación electrolítica de hidrógeno a partir de láminas de boruro de hidrógeno, pequeñas (2024). DOI:10.1002/smll.202310239
Información de la revista: Pequeño
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Tokio
