Los científicos de Lawrence Livermore han desarrollado una técnica que ayuda a extraer hidrógeno del agua de manera eficiente y económica.
El hidrógeno se puede usar como combustible limpio en las celdas de combustible, que producen energía con agua y calor como únicos subproductos. Como combustible de emisión cero, el hidrógeno se puede recombinar con oxígeno para producir energía eléctrica a demanda, como a bordoun vehículo de pila de combustible.
El equipo de Livermore y sus colaboradores en la Universidad Rice y la Universidad Estatal de San Diego recurrieron a la electricidad para producir combustible de hidrógeno limpio al dividir las moléculas de agua, que están formadas por átomos de oxígeno e hidrógeno. Los investigadores descubrieron una nueva clase de catalizador barato y eficiente para facilitarel proceso de división del agua. La investigación aparece en la edición del 31 de julio de Energía natural .
"El gas de hidrógeno tiene un inmenso potencial como fuente de combustible sostenible, ya que no genera emisiones de carbono", dijo el autor principal de Lawrence Livermore, Brandon Wood. "Se puede producir a partir de múltiples fuentes, pero el santo grial es hacerlo del agua"Wood también es investigador principal en el Consorcio Avanzado de Materiales de División de Agua HydroGEN del Departamento de Energía de la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable EERE, un nodo de la Red de Materiales de Energía enfocado en la producción de hidrógeno a partir del agua.
Extraer hidrógeno del agua usando electricidad es un proceso bastante sencillo, pero es ineficiente y generalmente requiere mucha energía. La eficiencia se puede mejorar usando catalizadores, que a menudo están hechos de metales preciosos caros, como el platino.
El equipo de Lawrence Livermore buscó encontrar una forma más barata de dividir eficientemente las moléculas de agua.
Para resolver el problema, Wood y el autor principal, Yuanyue Liu, un pasante de verano de Livermore con Wood, recurrieron a una clase de catalizadores basados en dichoslcogenuros de metales de transición MX2, que han generado un gran interés por la división del aguaEl problema con los materiales MX2 que se usan actualmente basados en molibdeno y tungsteno es que solo los bordes expuestos de los catalizadores están activos. En cambio, Wood, Liu y sus colegas usaron cálculos de mecánica cuántica para revelar factores electrónicos subyacentes que haríanlas superficies completas de los materiales MX2 activos para la catálisis. Estos "descriptores" se utilizaron para seleccionar computacionalmente a los candidatos MX2 que podrían hacer mejores catalizadores de división de agua.
Investigadores de la Universidad de Rice validaron experimentalmente los cálculos sintetizando y probando dos de los materiales propuestos, disulfuro de tantalio y disulfuro de niobio. Más allá de confirmar que las superficies de los materiales estaban activas para la división del agua, descubrieron que los materiales tenían una capacidad inusual para optimizarsu forma a medida que evolucionaron el gas hidrógeno. Esto permitió que los materiales lograran un rendimiento aún mejor.
"El comportamiento de optimización automática y la actividad de la superficie significan que se puede lograr un alto rendimiento con una carga de catalizador mínima", dijo Wood. "Es una gran ventaja para el procesamiento escalable, ya que no hay necesidad de recurrir a técnicas costosas como la nanoestructuración. Nuestro trabajoabre la puerta al uso de este tipo de catalizador, y nuestro descriptor teórico debería facilitar la evaluación de la actividad de división del agua en clases similares de materiales en capas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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