Nuevo nanomaterial permitiría producir hidrógeno sin emisiones

Cuando se trata de separar el hidrógeno de la molécula de agua, es como dice la vieja canción de Neil Sedaka: “Separarse es algo difícil de hacer”. De hecho, es tan difícil que la producción de gas de hidrógeno ha sido uno de los principales obstáculos en el despliegue de vehículos a base de celdas de combustible.

Sin embargo, investigadores de la Universidad de Stanford han desarrollado un material a nanoescala que permite separar agua usando solamente una batería de 1,5 voltios “AAA” y ellos afirman que se puede hacer sin producir emisiones.

Antes habíamos informado acerca del trabajo realizado por Hongjie Dai, quien ha invertido años trabajando en el desarrollo mejores catalizadores para celdas de combustible, incluidos algunos nanotubos de carbono. Pero esta vez, en lugar de enfocarse en la celda de combustible en sí, Dai ha puesto sus ojos en la generación de hidrógeno para alimentar las celdas.

El trabajo anterior de Dai, que examinaba cómo los nanotubos de carbono podrían reemplazar a los catalizadores más costosos usados en la oxidación del hidrógeno en el ánodo dentro de la celda de combustible, indirectamente entra en juego aquí. Ya que el proceso en el interior de la celda de combustible es el opuesto reflejo de lo que se necesita para separar agua, este último trabajo, que se publicó en la revista Nature Communications, de alguna forma está en la misma línea. Este implica el uso de un nanomaterial económico hecho de níquel y hierro en lugar de platino como el catalizador en la reacción de separación del agua.

“Al usar níquel y hierro, que son materiales baratos, tuvimos la posibilidad de hacer que los electrocatalizadores fueran lo suficientemente activos para separar el agua a temperatura ambiente con solamente una batería de 1,5 voltios”, dijo Dai en un comunicado de prensa. “Esta es la primera vez que alguien usa catalizadores de un metal no precioso para separar agua a un voltaje tan bajo, pues normalmente se necesitan metales costosos, como el platino o el iridio para alcanzar ese voltaje”.

Dai describe con más detalle el dispositivo para la separación de agua y sus implicaciones en el video a continuación.



Si bien ha habido mucha investigación en el uso de nanomateriales para la separación de hidrógeno, los esfuerzos previos para producir gas de hidrógeno a escala industrial sin generar vapor caliente en un proceso demandante de energía con dióxido de carbono como subproducto fueron inútiles.

“Ha sido una búsqueda constante durante décadas para hacer electrocatalizadores de bajo costo con alta actividad y larga durabilidad”, dice Dai. “Fue una sorpresa completa cuando descubrimos que el catalizador a base de níquel es tan efectivo como el platino”.

En realidad es una sorpresa. De hecho, los investigadores de Stanford ni siquiera entienden la ciencia que hace que el nuevo nanomaterial de níquel-metal / óxido de níquel se desempeñe como lo hace.

Sin embargo, los investigadores saben cómo funciona.

Un área en donde la investigación continua puede generar mejoras es la durabilidad. El material, dicen los ingenieros de Stanford, no tiene la duración que se esperaba y, sin duda, no es lo suficiente como para una aplicación industrial.

“Los electrodos son bastante estables, pero decaen lentamente con el tiempo”, dijo Ming Gong, el estudiante de posgrado que descubrió el material, en un comunicado de prensa. “El dispositivo actual probablemente duraría días, pero sería preferible semanas o meses. Ese logro es alcanzable con base en mis resultados más recientes”. 

Dai agregó: “Estamos muy contentos de haber sido capaces de hacer un catalizador que es muy activo y de bajo costo. Esto muestra que mediante la ingeniería de materiales a nanoescala podemos hacer la diferencia en la forma como hacemos combustibles y consumimos energía”.

Fotografía por Mark Shwartz

Silvio Sánchez

Soy la fundadora de TodoSalud.co, una estudiante de enfermería apasionada con la salud y la comunicación. Puedes seguirme en youtube, donde subo videos sobre maternidad; tambien en Instagram y Facebook :)