El uso de la luz solar para producir combustible de hidrógeno podría desempeñar un papel clave para permitir un futuro energético bajo en carbono y seguro. Los científicos descubrieron un compuesto de tipo pirita, similar al oro de los tontos que es competitivo con el platino para dividir el agua para producir hidrógeno. El catalizadorse basa en materiales abundantes en la Tierra, no raros y caros. Cuando el compuesto de tipo pirita se incorporó a una célula especializada, demostró una eficiencia de conversión de 4,7 por ciento de solar a hidrógeno, creando, hasta la fecha, el solar más eficienteproducción de hidrógeno con catalizador y semiconductores abundantes en la Tierra.
La producción de hidrógeno escalable impulsada por energía solar facilitada por catalizadores abundantes y asequibles es un elemento crítico de una economía de hidrógeno sostenible.
Los científicos descubrieron que un pariente cercano de un conocido mineral a base de hierro llamado oro de los tontos pirita de hierro, FeS 2 es un catalizador eficiente para generar hidrógeno al dividir el agua.Los catalizadores conocidos más activos para la generación de hidrógeno a partir de la división del agua contienen metales nobles como el platino que son caros y relativamente escasos.
catalizadores abundantes en la Tierra, como los minerales de pirita CoS 2 , FeS 2 , etc. podría ayudar a lograr una producción de hidrógeno asequible y eficiente.Ahora los investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison han desarrollado una estrategia para sintonizar y mejorar aún más la actividad catalítica de CoS 2 . Los cálculos de la teoría funcional de la densidad predijeron que la estabilidad y la reactividad de los sitios catalíticamente activos en CoS 2 podría mejorarse modificando el carácter donante de electrones de los átomos unidos al cobalto, como sustituyendo el azufre S con el átomo de fósforo P más donante de electrones.
Los cálculos mostraron que la adsorción de hidrógeno en un sitio P afectó la energía de unión al hidrógeno en el sitio de cobalto en el compuesto de fosfato de cobalto de tipo pirita ternario CoPS, por lo que es comparable al catalizador de platino de alto rendimiento. Los investigadores sintetizaron nanoestructuras cables,plaquetas y películas de CoPS y probó la actividad catalítica de los materiales en la reacción de división del agua.
Descubrieron que las nanoestructuras de CoPS eran los catalizadores más activos abundantes en la Tierra conocidos hasta la fecha para la generación de hidrógeno mediante la división del agua. Llevando este descubrimiento aún más lejos, la producción más eficiente de hidrógeno con energía solar con catalizador y semiconductor abundante en la Tierra se logró conuna celda fotoelectroquímica integrada con CoPS. Las estrategias que conducen a catalizadores asequibles de alto rendimiento para la división del agua pueden facilitar la implementación de la economía basada en el combustible de hidrógeno.
Este trabajo fue apoyado por la Oficina de Ciencias del DOE, la Oficina de Ciencias de la Energía Básica; la Fundación Nacional de Ciencias teoría y KAUST diseño y fabricación de sustratos de silicio.
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Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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