Investigadores de la Universidad de Twente (UT) desarrollaron un nuevo material compuesto que supera a los compuestos individuales en uno o dos órdenes de magnitud. El compuesto consta de varios elementos abundantes en la tierra, que podrían usarse para la generación eficiente de hidrógeno verde sin metales raros y preciosos como el platino. Los investigadores publicaron sus hallazgos en la revista científica ACS Nano.
El hidrógeno verde es visto como el portador de energía del futuro. Efectivamente, el hidrógeno ofrece una forma de almacenar energía (verde) durante largos períodos. Esto hace que sea especialmente importante producirlo de la manera más eficiente posible.
La electrólisis del agua es uno de los métodos más sostenibles para producir hidrógeno verde. Sin embargo, con los métodos de electrólisis actuales necesitamos muchos materiales raros y costosos, o el proceso no es lo suficientemente eficiente.
Resultado inesperado
“Actualmente, los electrolizadores más eficientes contienen platino e iridio, que son necesarios para los electrodos en los que se produce el gas hidrógeno y oxígeno a partir del agua. Sin embargo, el platino y especialmente el iridio son demasiado raros. Es por eso que buscamos constantemente materiales para electrodos hechos de recursos más abundantes que también puedan usarse como electrocatalizadores eficientes y estables”, explica Chris Baeumer, investigador de la UT.
Baeumer y su equipo encontraron exactamente lo que estaban buscando en un nuevo material, que es un compuesto que contiene cinco metales de transición diferentes.
Individualmente, los cinco metales de transición son solo moderadamente activos cuando se usan como catalizadores. Sin embargo, los investigadores descubrieron que la actividad combinada supera a los compuestos individuales por un factor de hasta 680.
La mayor actividad es una sorpresa, explica Baeumer: "Esperábamos que la estabilidad en comparación con los compuestos tradicionales mejorara, pero cuando comenzamos a probar pronto resultó que la actividad también era mucho mayor. En colaboración con nuestros socios de Karlsruhe (Alemania) y Berkeley (EE. UU.), descubrimos que los metales de transición individuales pueden "ayudarse" entre sí para hacer que el material combinado sea mejor que la suma de sus partes en el llamado efecto de sinergia".
Futuros retos del hidrógeno verde
Estos nuevos hallazgos no significan que podamos reemplazar directamente todos los electrodos con este nuevo material. La combinación de los cinco materiales diferentes es compleja y, hasta ahora, la actividad solo se probó en un entorno de laboratorio.
“Estamos comparando un compuesto recién descubierto con materiales optimizados para la producción a gran escala, lo que significa que nuestro nuevo material aún debe probarse a escala industrial. Sin embargo, con algunos ajustes y más investigación, esta combinación de metales de transición tiene el potencial de superar las alternativas disponibles actualmente”, explica el postdoctorado de UT Shu Ni, quien lidera estos desarrollos futuros para la optimización de materiales.
Horacio correa
25/03/2023