Los automóviles impulsados por hidrógeno pronto se convertirán en algo más que una novedad después de que un equipo de científicos liderados por la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) demuestre una forma mucho más barata y sostenible de producir el hidrógeno necesario para alimentarlos.
En una investigación publicada recientemente en Nature Communications , científicos de UNSW Sydney, Griffith University y Swinburne University of Technology demostraron que la captura de hidrógeno separándolo del oxígeno en el agua se puede lograr mediante el uso de metales de bajo costo como el hierro y el níquel como catalizadores, lo que acelera esta reacción química y requiere menos energía.
El hierro y el níquel, que se encuentran en abundancia en la Tierra, reemplazarían a los metales preciosos rutenio, platino e iridio que hasta ahora se consideran catalizadores de referencia en el proceso de "división del agua" .
El profesor de la Escuela de Química de la UNSW, Chuan Zhao, dice que al dividir el agua, dos electrodos aplican una carga eléctrica al agua que permite que el hidrógeno se separe del oxígeno y se use como energía en una celda de combustible.
"Lo que hacemos es recubrir los electrodos con nuestro catalizador para reducir el consumo de energía", dice. “En este catalizador hay una pequeña interfaz a nanoescala donde el hierro y el níquel se encuentran a nivel atómico, que se convierte en un sitio activo para dividir el agua. Aquí es donde el hidrógeno puede separarse del oxígeno y capturarse como combustible, y el oxígeno puede liberarse como un desecho ecológico”.
En 2015, el equipo del profesor Zhao inventó un electrodo de níquel-hierro para la generación de oxígeno con una eficiencia récord. Sin embargo, el profesor Zhao dice que, por sí solos, el hierro y el níquel no son buenos catalizadores para la generación de hidrógeno, pero donde se unen a nanoescala es "donde se produce la magia".
"La interfaz a nanoescala cambia fundamentalmente la propiedad de estos materiales", dice. “Nuestros resultados muestran que el catalizador de níquel-hierro puede ser tan activo como el platino para la generación de hidrógeno.
"Un beneficio adicional es que nuestro electrodo de níquel-hierro puede catalizar la generación de hidrógeno y oxígeno, por lo que no solo podríamos reducir los costos de producción utilizando elementos abundantes en la Tierra, sino también los costos de fabricar un catalizador en lugar de dos".
Un vistazo rápido a los precios actuales de los metales muestra por qué este podría ser el cambio necesario para acelerar la transición hacia la llamada economía del hidrógeno. El hierro y el níquel tienen un precio de $ 0,13 y $ 19,65 por kilogramo. Por el contrario, el rutenio, el platino y el iridio tienen un precio de $ 11,77, $ 42,13 y $ 69,58 por gramo, en otras palabras, miles de veces más caros.
"En este momento en nuestra economía de combustibles fósiles, tenemos este gran incentivo para pasar a una economía de hidrógeno para que podamos usar hidrógeno como un portador de energía limpia abundante en la Tierra", dice el profesor Zhao. "Hemos estado hablando de la economía del hidrógeno durante años, pero esta vez parece que realmente está llegando".
El profesor Zhao dice que si la tecnología de división de agua se desarrolla aún más, algún día podría haber estaciones de repostaje de hidrógeno muy parecidas a las estaciones de servicio de hoy en día, donde podría ir y llenar su automóvil de pila de hidrógeno con gas hidrógeno producido por esta reacción de división del agua . El reabastecimiento de combustible podría realizarse en cuestión de minutos en comparación con las horas en el caso de los autos eléctricos que funcionan con baterías de litio.
"Esperamos que nuestra investigación pueda ser utilizada por estaciones como estas para producir su propio hidrógeno utilizando fuentes sostenibles como el agua, la energía solar y estos catalizadores de bajo costo pero eficientes".
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