En un nuevo artículo, publicado en la revista Nature Communications, investigadores de universidades en el Reino Unido, Portugal, Alemania y Hungría describen cómo la corriente eléctrica pulsante a través de un catalizador en capas les ha permitido casi duplicar la cantidad de hidrógeno producido por milivoltio de electricidad utilizada durante el proceso.
La electrólisis usa corriente eléctrica para dividir los enlaces entre los átomos de hidrógeno y oxígeno del agua, liberando hidrógeno y oxígeno. Si la corriente eléctrica para el proceso de electrólisis se genera a través de fuentes renovables como la energía eólica o la solar, todo el proceso no libera carbono adicional a la atmósfera, por lo que no contribuye al cambio climático. El gas de hidrógeno se puede utilizar como fuente de combustible de cero emisiones para el transporte o para calentar los hogares.
La investigación del equipo se centró en encontrar una forma más eficiente de producir hidrógeno a través de la reacción de división electrocatalítica del agua. Descubrieron que los electrodos cubiertos con un catalizador de telururo de molibdeno mostraron un aumento en la cantidad de gas hidrógeno producido durante la electrólisis cuando se aplicó un patrón específico de pulsos de alta corriente. Al optimizar los pulsos de corriente a través del electrolito ácido, podrían reducir la cantidad de energía necesaria para producir una cantidad dada de hidrógeno en casi un 50%.
Alexey Ganin, profesor de la Facultad de Química de la Universidad de Glasgow y director del equipo de investigación, dijo: “Actualmente, el Reino Unido satisface aproximadamente un tercio de sus necesidades de producción de energía a través de fuentes renovables, y en Escocia esa cifra es de aproximadamente el 80%.
“Los expertos predicen que pronto llegaremos a un punto en el que produciremos más electricidad renovable que la que demanda nuestro consumo. Sin embargo, tal como está actualmente, el exceso de energía generada debe usarse a medida que se produce o de lo contrario se desperdicia. Es vital que desarrollemos un conjunto de métodos para almacenar la energía para su uso posterior.
“Las baterías son una forma de hacerlo, pero el hidrógeno es una alternativa muy prometedora. Nuestra investigación proporciona una nueva visión importante sobre la producción de hidrógeno a partir de la electrólisis de manera más efectiva y económica, y estamos ansiosos por seguir esta prometedora vía de investigación".
Dado que el nivel de mejora catalítica está controlado por las corrientes eléctricas, los avances recientes en el aprendizaje automático podrían utilizarse para ajustar la secuencia correcta de las corrientes aplicadas para lograr el máximo rendimiento. La siguiente etapa para el equipo es el desarrollo de un protocolo de inteligencia artificial para reemplazar el aporte humano en la búsqueda del uso más efectivo de estructuras electrónicas en procesos catalíticos similares.
El artículo, titulado 'La activación electroquímica rápida de MoTe 2 para la reacción de evolución de hidrógeno', se publica en Nature Communications. La investigación se llevó a cabo en la Universidad de Glasgow, la Universidad de Kiel, la Universidad de Lisboa y la Academia de Ciencias de Hungría y fue financiada por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas (ESPRC) y el Carnegie Trust.
Ramón Roca
18/11/2019