La luz solar no solo se puede usar para generar electricidad, sino también hidrógeno. El hidrógeno es un combustible neutral en cuanto al clima que almacena energía químicamente y la libera nuevamente cuando es necesario, ya sea directamente por combustión donde solo se produce agua o como energía eléctrica enuna pila de combustible. Pero para producir hidrógeno a partir de la luz solar, se necesitan catalizadores que aceleren la división electrolítica del agua en oxígeno e hidrógeno.
Una clase particularmente interesante de materiales de catálisis para la generación de hidrógeno son los sulfuros de molibdeno MoSx. Son considerablemente más baratos que los catalizadores de platino o rutenio. En un estudio exhaustivo, un equipo dirigido por el Prof. Dr. Sebastian Fiechter en el HZBEl Instituto de Combustibles Solares ha producido e investigado una serie de capas de sulfuro de molibdeno. Las muestras se depositaron a diferentes temperaturas en un sustrato, desde la temperatura ambiente hasta 500 ° C. La morfología y la estructura de las capas cambian con el aumento de la temperatura de deposición ver transmisiónimágenes de microscopía electrónica TEM. Mientras las regiones cristalinas se forman a temperaturas más altas, el sulfuro de molibdeno depositado a temperatura ambiente es amorfo. Es precisamente este sulfuro de molibdeno amorfo depositado a temperatura ambiente el que tiene la actividad catalítica más alta.
Un catalizador hecho de sulfuro de molibdeno amorfo no solo libera hidrógeno durante la electrólisis del agua, sino también gas de sulfuro de hidrógeno en la fase inicial. El azufre para esto tenía que venir del material del catalizador, y sorprendentemente, este proceso mejora el catalizadoractividad del sulfuro de molibdeno considerablemente. Fiechter y su equipo ahora han examinado de cerca esto y están proponiendo una explicación de sus hallazgos.
Investigaron muestras de sulfuro de molibdeno amorfo usadas como catalizadores en la división del agua usando varios métodos espectroscópicos, incluida la espectroscopía Raman in situ. Estas mediciones muestran que las regiones nanocristalinas de disulfuro de molibdeno MoS2 se forman con el tiempo en muestras de sulfuro de molibdeno amorfo como resultado del azufreescapar de los grupos de molibdeno. Al mismo tiempo, se produce cada vez menos sulfuro de hidrógeno, por lo que la producción de hidrógeno se vuelve dominante.
"Podemos deducir de los datos que las áreas bajas en azufre con islas de MoS2 nanocristalino se forman como resultado del escape de azufre. Las islas actúan como partículas catalíticamente activas", explica Fanxing Xi, quien llevó a cabo las mediciones como parte de ellatrabajo doctoral. "Estas ideas pueden contribuir a mejorar aún más la actividad catalítica y la estabilidad de este prometedor catalizador para la generación de hidrógeno en el proceso de división del agua, y acoplar el material a un electrolizador que funciona únicamente con la luz solar", dijo Fiechter.
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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