Nuevos materiales de electrodos para la oxidación del agua

Al dividir el agua electroquímicamente, se puede producir hidrógeno verde, que puede utilizarse como combustible, almacenamiento de energía y para reacciones químicas. De esta manera, podemos disminuir nuestra dependencia de los recursos fósiles y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, la electrólisis del agua consume mucha energía. Especialmente la reacción de oxidación al oxígeno en el ánodo es muy intensiva en energía.

Con el fin de separar eficientemente el agua, los investigadores del Instituto Max Planck para la Conversión de Energía Química, en colaboración con investigadores de la Universidad Técnica de Berlín, la Universidad RWTH de Aquisgrán y el Instituto Federal de Investigación y Pruebas de Materiales de Berlín, han desarrollado nuevos materiales de electrodos para la oxidación del agua. Los electrodos de carbono son especialmente baratos, pero se desactivan con el tiempo, lo que significa que no son estables. Por esta razón, los investigadores han desarrollado electrodos de carbono que también contienen los metales de transición manganeso y hierro. Ambos metales son baratos y la tierra es abundante. La composición de los electrodos podría iluminarse con una caracterización exhaustiva de los materiales. Los materiales consisten en carbono en forma de nanotubos de carbono. Los tubos están llenos de partículas de carburo de hierro y el exterior está cubierto de óxidos de hierro y manganeso. Los materiales permiten la electrólisis del agua incluso a bajos potenciales y están activos durante más de 20 horas sin mostrar ninguna desactivación.

Combinando los datos de la caracterización y la electrólisis, los investigadores pudieron demostrar que algunos componentes del material de los electrodos contribuyen particularmente a la estabilidad, otros particularmente a la actividad. Por consiguiente, los nanotubos de carburo de hierro y carbono aseguran una eficiente división del agua, mientras que los óxidos de hierro y manganeso de la superficie impiden la desactivación.

Por lo tanto, se trata de una buena cooperación, no sólo en la investigación, sino también en la catálisis.