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TECNOLOGÍA. Desarrollan un catalizador barato que convierte agua salada en hidrógeno

 


El agua de mar constituye aproximadamente el 96% de toda el agua de la tierra, por lo que es un recurso tentador para satisfacer la creciente necesidad mundial de agua potable limpia y energía libre de carbono. Y los científicos ya tienen la capacidad técnica para desalinizar el agua de mar y dividirla para producir hidrógeno, que se demanda como fuente de energía limpia.

Pero los métodos existentes requieren múltiples pasos realizados a altas temperaturas durante un largo período de tiempo para producir un catalizador con la eficiencia necesaria. Eso requiere cantidades sustanciales de energía y aumenta el coste de la obtención del hidrógeno.

Investigadores de la Universidad de Houston han informado de un catalizador que genera oxígeno que tarda solo unos minutos en crecer a temperatura ambiente en espuma de níquel disponible comercialmente. Junto con un catalizador de reacción de desprendimiento de hidrógeno previamente documentado, puede lograr la densidad de corriente requerida industrialmente para la división general del agua de mar a bajo voltaje. El trabajo se describe en un artículo publicado en Energy & Environmental Science .

Cualquier descubrimiento, cualquier desarrollo tecnológico, no importa qué tan bueno sea, el costo final va a jugar el papel más importante. Si el coste es prohibitivo, no llegará al mercado. 

El grupo de investigación  había ya desarrollado un compuesto de níquel-hierro- (oxi) hidróxido como catalizador para dividir el agua de mar, pero producir el material requirió un largo proceso realizado a temperaturas entre 300 Celsius y 600 Celsius, o tan altas como 1.100 grados Fahrenheit.  El alto coste de la energía lo hizo impráctico para uso comercial y las altas temperaturas degradaron la integridad estructural y mecánica de la espuma de níquel, lo que hace que la estabilidad a largo plazo sea una preocupación.



Para abordar tanto el coste como la estabilidad, los investigadores descubrieron un proceso para usar níquel-hierro- (oxi) hidróxido en espuma de níquel, dopado con una pequeña cantidad de azufre para producir un catalizador eficaz a temperatura ambiente en cinco minutosTrabajar a temperatura ambiente redujo el coste y mejoró la estabilidad mecánica.

Para impulsar la economía del hidrógeno, es imperativo desarrollar metodologías rentables y fáciles para sintetizar catalizadores de hidróxido (oxi) basados ​​en NiFe para la electrólisis de agua de mar y con un alto rendimiento. En este trabajo, los investigadores han desarrollado un enfoque de ingeniería de superficies, de un solo paso, para fabricar catalizadores de hidróxido Ni / Fe (oxi) dopado con S (azufre) autoportantes y altamente porosos a partir de espuma comercial de Ni en 1 a 5 minutos a temperatura ambiente.

Más información: “Ultrafast room-temperature synthesis of porous S-doped Ni/Fe (oxy)hydroxide electrodes for oxygen evolution catalysis in seawater splitting” by Luo Yu, Libo Wu, Brian McElhenny, Shaowei Song, Dan Luo, Fanghao Zhang, Ying Yu, Shuo Chen and Zhifeng Ren, 2 June 2020, Energy & Environmental ScienceDOI: 10.1039/D0EE00921K

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