Investigadores de la Universidad de Houston y el Instituto de Tecnología de California han informado sobre un catalizador híbrido de bajo costo capaz de dividir el agua para producir hidrógeno, adecuado para la comercialización a gran escala.
La mayoría de los sistemas para dividir el agua en sus componentes - hidrógeno y oxígeno - requieren dos catalizadores, uno para estimular una reacción para separar el hidrógeno y un segundo para producir oxígeno. El nuevo catalizador, hecho de hierro y fosfuros de diníquel en el mercadoespuma de níquel, realiza ambas funciones.
Los investigadores dijeron que tiene el potencial de reducir drásticamente la cantidad de energía requerida para producir hidrógeno a partir del agua mientras se genera una alta densidad de corriente, una medida de la producción de hidrógeno. Menores requerimientos de energía significa que el hidrógeno podría producirse a un costo menor.
"Nos acerca a la comercialización", dijo Zhifeng Ren, MD Anderson, catedrático de física de la UH y autor principal de un artículo que describe el nuevo catalizador publicado el viernes en Comunicaciones de la naturaleza .
El hidrógeno se considera una fuente deseable de energía limpia, en forma de celdas de combustible para alimentar motores eléctricos o quemados en motores de combustión interna, junto con una serie de usos industriales. Debido a que puede comprimirse o convertirse en líquido, es másse almacena fácilmente que otras formas de energía, dijo Ren, quien también es investigador en el Centro de Superconductividad de Texas en UH.
Pero encontrar una forma práctica, económica y ecológica de producir grandes cantidades de gas hidrógeno, especialmente dividiendo el agua en sus componentes, ha sido un desafío.
La mayor parte del hidrógeno se produce actualmente a través de la reforma del metano a vapor y la gasificación del carbón; esos métodos aumentan la huella de carbono del combustible a pesar de que se quema limpiamente.
Y si bien los catalizadores tradicionales pueden producir hidrógeno a partir del agua, el coautor Shuo Chen, profesor asistente de física en UH, dijo que generalmente dependen de elementos caros del grupo del platino. Eso eleva el costo, lo que hace poco práctico la división del agua a gran escala.
"En contraste, nuestros materiales se basan en elementos abundantes en la tierra y exhiben un rendimiento comparable con los de los materiales del grupo de platino", dijo. "Puede ser potencialmente ampliado a bajo costo, lo que lo hace muy atractivo y prometedor para elcomercialización de división de agua "
Los investigadores dijeron que el catalizador se mantuvo estable y efectivo durante más de 40 horas de prueba.
El nuevo catalizador, escribieron, "demuestra ser un excelente catalizador bifuncional para la división general del agua, exhibiendo actividades extremadamente altas de REA reacción de evolución de oxígeno y HER reacción de evolución de hidrógeno en el mismo electrolito alcalino. De hecho, estableceUn nuevo récord en electrolizadores de agua alcalina 1,42 V para proporcionar 10 mA cm -2 , mientras que en la densidad de corriente comercialmente práctica de 500 mA cm -2 . "
Los catalizadores anteriores han usado diferentes materiales para estimular una reacción para producir el hidrógeno que los que se usan para producir el oxígeno. Ren dijo que la interacción entre las partículas de fosfuro de hierro y las partículas de fosfuro de diníquel impulsó ambas reacciones ". De alguna manera, un esfuerzo conjunto delos dos materiales son mejores que cualquier material individual ", dijo.
Además de Ren y Chen, otros autores en el artículo incluyen Fang Yu, Haiqing Zhou y Jingying Sun, todos con el Departamento de Física de UH; Fan Qin y Jiming Bao, con el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de UH; yYufeng Huang y William A. Goddard III del Centro de Simulación de Materiales y Procesos del Instituto de Tecnología de California.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Houston . Original escrito por Jeannie Kever. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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