Habiendo utilizado combustibles fósiles durante más de un siglo para casi todo, la humanidad ha desencadenado una crisis climática. Ahora, la directiva es lograr cero emisiones netas o neutralidad de carbono para 2050.
Una economía de hidrógeno es una forma en que un mundo carbono neutral puede prosperar. En la actualidad, la forma más sencilla de producir combustible de hidrógeno es la división electroquímica del agua: hacer pasar electricidad a través del agua en presencia de catalizadores sustancias que mejoran la reacción para producir hidrógeno.y oxígeno. Sin embargo, esta reacción es muy lenta, requiere condiciones especializadas y catalizadores de metales nobles, y en general es costosa. Por lo tanto, lograr un alto rendimiento de hidrógeno de una manera energéticamente eficiente a bajo costo es un desafío. Hasta la fecha, la producción de hidrógenode la división del agua no se ha comercializado con éxito.
Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Pusan, Corea, dirigido por el profesor Kandasamy Prabakar, ha desarrollado un método para diseñar un electrocatalizador novedoso que pueda resolver algunos de estos problemas. Su trabajo estuvo disponible en línea el 6 de abril de 2021.y se publicará en forma impresa en la edición de septiembre de 2021 del Volumen 292 de Catálisis aplicada B: ambiental .
Al describir el estudio, el profesor Prabakar dice: "Hoy en día, el 90% del hidrógeno se produce a partir de procesos de reformado con vapor que emiten gases de efecto invernadero a la atmósfera. En nuestro laboratorio, hemos desarrollado un electrocatalizador estable basado en un metal no noble en un polímerosoporte que puede producir de manera efectiva hidrógeno y oxígeno a partir del agua a bajo costo a partir de fosfatos de metales de transición ".
El equipo del Prof. Prabakar fabricó este electrolizador depositando iones de cobalto y manganeso, en proporciones variables, en una matriz de nanocables de polianilina PANI utilizando un proceso hidrotermal simple. Al ajustar la relación Co / Mn, han logrado una superficie elevada generalpara que ocurrieran las reacciones, y combinado con la alta capacidad de conducción de electrones del nanoalambre PANI, se facilitó una carga y una transferencia de masa más rápidas en esta superficie del catalizador. El fosfato bimetálico también confiere actividad electrocatalítica bifuncional para la producción simultánea de oxígeno e hidrógeno.
En experimentos para probar el rendimiento de este catalizador, encontraron que su morfología disminuye sustancialmente el sobrepotencial de reacción, mejorando así la eficiencia de voltaje del sistema. Como prueba de durabilidad, incluso después de 40 horas de producción continua de hidrógeno a 100 mA /cm 2 , su rendimiento sigue siendo constante. Y la división del agua era posible con un voltaje de entrada bajo de solo 1,54 V.
Además de estas ventajas, está el bajo costo de los metales de transición. De hecho, el sistema se puede escalar y adaptar para su aplicación a una gran variedad de entornos. Hablando de posibles aplicaciones futuras, el profesor Prabakar explica: "Los dispositivos de división de agua queEl uso de esta tecnología se puede instalar en el lugar donde se requiere combustible de hidrógeno y puede funcionar con un aporte de energía bajo o una fuente de energía completamente renovable. Por ejemplo, podemos producir hidrógeno en casa para cocinar y calentar usando un panel solar. De esta manera,podemos lograr la neutralidad de carbono mucho antes de 2050 ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Pusan . Original escrito por Na-hyun Lee. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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