27.07.2021 - University of Illinois at Urbana-Champaign

Una nueva colaboración entre Estados Unidos y Alemania pretende producir hidrógeno verde de forma más eficiente

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A través de un nuevo programa de premios, la Fundación Nacional de la Ciencia de los Estados Unidos y la Deutsche Forschungsgemeinschaft (Fundación Alemana de Investigación, DFG) han unido sus fuerzas para conceder a la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y a la Universidad Técnica de Darmstadt una beca de investigación de tres años por valor de 720.000 dólares (500.000 dólares de la NSF) para explorar las oportunidades de producir de forma más eficiente hidrógeno verde, una fuente de energía limpia y renovable.

Este proyecto es uno de los primeros apoyados por la NSF-DFG Lead Agency Activity in Electrosynthesis and Electrocatalysis (NSF-DFG EChem), un esfuerzo internacional para apoyar el trabajo en colaboración entre investigadores estadounidenses y sus homólogos alemanes en proyectos científicos de ingeniería para reacciones y estudios electroquímicos novedosos y fundamentales. El nuevo proyecto reúne a un equipo multidisciplinar formado por los profesores Hong Yang y Nicola Perry de la UIUC y el profesor Andreas Klein de la TU Darmstadt.

"Nuestra sociedad está avanzando a pasos agigantados hacia un futuro alimentado por fuentes renovables", afirmó el investigador principal del proyecto, Hong Yang, profesor de la cátedra Alkire de ingeniería química y biomolecular y profesor afiliado de química de la UIUC. "El hidrógeno verde puede abastecer de combustible a coches y semirremolques o utilizarse como producto químico básico para la fabricación industrial, pero aún queda trabajo por hacer para garantizar que la producción de hidrógeno verde sea viable y escalable".

El hidrógeno verde se produce a partir de la división de las moléculas de agua con un dispositivo llamado electrolizador que utiliza energía eléctrica procedente de fuentes renovables, pero este proceso requiere actualmente mucha energía y aún no es rentable.

Este proyecto de investigación recientemente financiado pretende aumentar la eficacia y la estabilidad de la electrólisis para la división del agua mediante la comprensión de la ciencia de la ingeniería de nuevas clases de electrocatalizadores, como los pirocloros.

Los catalizadores aceleran las reacciones químicas. El equipo de investigación utilizará técnicas de vanguardia para revelar sus complejas estructuras superficiales y de masa, que influyen en el rendimiento del catalizador y en la velocidad de reacción. Su objetivo es identificar la química específica -hasta el nivel atómico- que crea los electrocatalizadores más reactivos y estables para la división del agua.

En última instancia, se necesitan mejores catalizadores para reducir el consumo de electricidad y cumplir el requisito de estabilidad para producir hidrógeno ecológico a un coste reducido.

"Nuestro equipo reúne diversos métodos y enfoques disciplinarios que, cuando se combinan, tienen el potencial de proporcionar una visión única para el desarrollo de catalizadores de hidrógeno verde prácticos", dijo el co-investigador principal del proyecto Nicola Perry, un profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la UIUC. "Este entorno interdisciplinario y de colaboración internacional también proporcionará un contexto rico y formativo para la formación de estudiantes investigadores".

Perry dirigirá el crecimiento de los catalizadores de película fina, como plataforma modelo que permite obtener conocimientos fundamentales. También supervisará el análisis de la química de los defectos, que es el estudio de las poblaciones de anomalías activas a escala atómica en condiciones de funcionamiento dinámico y su impacto en el rendimiento del catalizador. Perry y Yang son también miembros del Laboratorio de Investigación de Materiales, donde se llevará a cabo parte de este trabajo.

Andreas Klein, catedrático de Ciencias de los Materiales y de la Tierra en la Universidad Técnica de Darmstadt, desarrollará un nuevo marco para estudiar las estructuras superficiales mediante espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) en condiciones realistas.

"Se espera que el hidrógeno desempeñe un papel importante en la tecnología de neutralidad del carbono", dijo Yang. "Me entusiasma ayudar a desarrollar las tecnologías sostenibles para fabricar hidrógeno verde que sirva de combustible a los coches y, algún día, a nuestra sociedad en general".

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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