Cristales impulsados por rotación: un gran avance en la producción limpia de hidrógeno
"...hemos creado un catalizador que multiplica por 200 el rendimiento de los materiales tradicionales"
Los científicos han descubierto un nuevo e interesante método para generar energía limpia a partir del hidrógeno utilizando un tipo extraordinario de cristales que aprovechan las propiedades cuánticas de los electrones.
La división del agua en hidrógeno y oxígeno es una vía prometedora para obtener energía sostenible. Sin embargo, este proceso se ha visto dificultado durante mucho tiempo por la lenta cinética química de la reacción de evolución del oxígeno, que hace que la producción de hidrógeno sea ineficiente y costosa.
Un innovador equipo internacional de investigación ha descubierto ahora una solución revolucionaria. Mediante el uso de cristales especiales con estructuras "quirales" intrínsecas únicas, es decir, con una disposición atómica distintiva a derecha o izquierda, los investigadores han mejorado drásticamente el proceso de división del agua.
Los cristales topológicos quirales, compuestos de rodio y elementos como silicio, estaño y bismuto, poseen una extraordinaria capacidad para manipular el espín de los electrones. Esta propiedad mecánica cuántica permite que los electrones se transfieran a la generación de oxígeno de forma muy eficiente, acelerando significativamente la reacción química global.
"Estos cristales son esencialmente máquinas cuánticas", afirma el Dr. Xia Wang, investigador principal del Instituto Max Planck de Física Química de Sólidos. "Aprovechando las propiedades de espín únicas de los electrones, hemos creado un catalizador que multiplica por 200 el rendimiento de los materiales tradicionales". El profesor Binghai Yan añade: "Somos conscientes de que nuestros catalizadores aún contienen elementos raros, sin embargo confiamos en que, basándonos en nuestro esquema de diseño, pronto daremos con catalizadores altamente eficientes y también sostenibles"
Este avance no es sólo una curiosidad científica: representa un salto potencial en la tecnología de las energías renovables. El nuevo catalizador podría hacer que la producción de hidrógeno fuera más rápida, eficiente y económicamente viable, acercándonos a un futuro energético limpio. La investigación, llevada a cabo por científicos del Instituto Max Planck y el Instituto Weizmann de Ciencias, demuestra cómo la física cuántica de vanguardia puede resolver retos energéticos del mundo real.
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Publicación original
Xia Wang, Qun Yang, Sukriti Singh, Horst Borrmann, Vicky Hasse, Changjiang Yi, Yongkang Li, Marcus Schmidt, Xiaodong Li, Gerhard H. Fecher, Dong Zhou, Binghai Yan, Claudia Felser; "Topological semimetals with intrinsic chirality as spin-controlling electrocatalysts for the oxygen evolution reaction"; Nature Energy, 2024-11-25
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