Un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) realizó un descubrimiento científico fortuito que podría revolucionar la forma en que se descompone el agua para liberar hidrógeno, un elemento crucial para muchos procesos industriales.
El equipo, dirigido por el profesor asociado Xue Jun Min, el Dr. Wang Xiaopeng y el Dr. Vincent Lee Wee Siang del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Facultad de Diseño e Ingeniería de la NUS, descubrió que la luz puede desencadenar un nuevo mecanismo en un material catalítico utilizado ampliamente en la electrólisis del agua, donde el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno. El resultado es un método más eficiente energéticamente para obtener hidrógeno.
"Descubrimos que el centro redox para la reacción electrocatalítica cambia entre metal y oxígeno, activado por la luz", dijo el profesor asociado Xue. "Esto mejora en gran medida la eficiencia de la electrólisis del agua".
El nuevo hallazgo puede potencialmente abrir métodos industriales nuevos y más efectivos para producir hidrógeno y poner esta fuente de combustible respetuosa con el medio ambiente al alcance de más personas e industrias.
El equipo de la NUS detalló su descubrimiento en un artículo de investigación publicado en la reconocida revista científica Nature el 26 de octubre de 2022.
El avance accidental
En circunstancias normales, es posible que el profesor asociado Xue y su equipo no hayan podido encontrar un descubrimiento tan innovador. Pero un disparo accidental de energía de las luces del techo de su laboratorio hace casi tres años les permitió observar algo que la comunidad científica mundial aún no ha logrado.
En ese entonces, las luces del techo en el laboratorio de investigación generalmente estaban encendidas durante 24 horas. Una noche de 2019, las luces se apagaron debido a un corte de energía. Cuando los investigadores regresaron al día siguiente, encontraron que el rendimiento de un material a base de oxihidróxido de níquel en el experimento de electrólisis del agua, que había continuado en la oscuridad, había disminuido drásticamente.
"Esta caída en el rendimiento, nadie la había notado antes, porque nadie había hecho el experimento en la oscuridad", dijo el profesor asociado Xue. “Además, la literatura dice que tal material no debería ser sensible a la luz; la luz no debería tener ningún efecto sobre sus propiedades”.
El mecanismo electrocatalítico en la electrólisis del agua es un tema muy bien investigado, mientras que el material a base de níquel es un material catalítico muy común. Por lo tanto, para establecer que estaban a punto de descubrir algo innovador, el profesor Xue y su equipo se embarcaron en numerosos experimentos repetidos. Profundizaron en la mecánica detrás de tal fenómeno. Incluso repitieron el experimento fuera de Singapur para asegurarse de que sus hallazgos fueran consistentes.
Próximos pasos
Con sus hallazgos, el equipo ahora está trabajando en el diseño de una nueva forma de mejorar los procesos industriales para generar hidrógeno. Xue sugiere hacer que las células que contienen agua sean transparentes, para introducir luz en el proceso de división del agua.
"Esto debería requerir menos energía en el proceso de electrólisis, y debería ser mucho más fácil con la luz natural", dijo el profesor. “Se puede producir más hidrógeno en menos tiempo, con menos energía consumida”.
Alejandro Solis Tenorio
29/10/2022