Nuevo catalizador produce hidrógeno eficientemente a partir de agua de mar

13.11.2019

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Investigadores de la Universidad de Houston han reportado un avance significativo en la producción de hidrógeno y agua potable limpia a partir del agua de mar, uno de los recursos más abundantes de la tierra.

El agua de mar es uno de los recursos más abundantes de la tierra y promete ser una fuente de hidrógeno, deseable como fuente de energía limpia, y de agua potable en climas áridos. Pero incluso cuando las tecnologías de separación de agua capaces de producir hidrógeno a partir de agua dulce se han vuelto más eficaces, el agua de mar ha seguido siendo un reto.

Investigadores de la Universidad de Houston han reportado un avance significativo con un nuevo catalizador de reacción de evolución de oxígeno que, combinado con un catalizador de reacción de evolución de hidrógeno, alcanzó densidades de corriente capaces de soportar demandas industriales mientras que requería un voltaje relativamente bajo para iniciar la electrólisis de agua de mar.

Los investigadores dicen que el dispositivo, compuesto de nitruros metálicos no nobles de bajo costo, logra evitar muchos de los obstáculos que han limitado los intentos anteriores de producir hidrógeno o agua potable segura a bajo costo a partir del agua de mar. El trabajo se describe en Nature Communications.

Zhifeng Ren, director del Texas Center for Superconductivity en UH y autor correspondiente del artículo, dijo que uno de los principales obstáculos ha sido la falta de un catalizador que pueda dividir efectivamente el agua de mar para producir hidrógeno sin también liberar iones de sodio, cloro, calcio y otros componentes del agua de mar, que una vez liberados pueden asentarse en el catalizador y hacerlo inactivo. Los iones de cloro son especialmente problemáticos, en parte porque el cloro requiere un voltaje ligeramente más alto para liberarse que el necesario para liberar el hidrógeno.

Los investigadores probaron los catalizadores con agua de mar extraída de la Bahía de Galveston en la costa de Texas. Ren, profesor de física de la cátedra M.D. Anderson en la Universidad de Houston, dijo que también funcionaría con aguas residuales, proporcionando otra fuente de hidrógeno a partir de agua que de otra manera sería inutilizable sin un tratamiento costoso.

"La mayoría de la gente usa agua dulce limpia para producir hidrógeno al dividir el agua", dijo. "Pero la disponibilidad de agua dulce limpia es limitada."

Para abordar los desafíos, los investigadores diseñaron y sintetizaron un catalizador tridimensional de la evolución del oxígeno en el núcleo de la cubierta utilizando nitruro metálico de transición, con nanopartículas hechas de un compuesto de nitruro de níquel-hierro y nanoroduros de nitruro de níquel-molibdeno sobre espuma de níquel porosa.

El primer autor, Luo Yu, un investigador postdoctoral de la UH que también está afiliado a la Universidad Normal de China Central, dijo que el nuevo catalizador de reacción de evolución de oxígeno estaba emparejado con un catalizador de reacción de evolución de hidrógeno previamente reportado de nanorodios de níquel-molibdeno-nitruro.

Los catalizadores se integraron en un electrolizador alcalino de dos electrodos, que puede ser alimentado por calor residual a través de un dispositivo termoeléctrico o por una batería AA.

Los voltajes de las celdas requeridos para producir una densidad de corriente de 100 miliamperios por centímetro cuadrado (una medida de la densidad de corriente, o mA cm-2) oscilaban entre 1,564 V y 1,581 V.

El voltaje es significativo, dijo Yu, porque mientras se requiere un voltaje de al menos 1.23 V para producir hidrógeno, el cloro se produce a un voltaje de 1.73 V, lo que significa que el dispositivo tiene que ser capaz de producir niveles significativos de densidad de corriente con un voltaje entre los dos niveles.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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