Un grupo de científicos ha logrado diseñar un catalizador capaz de extraer el hidrógeno del agua del mar con una densidad de corriente segura que evitaría que otros elementos, como el sodio, llegasen a averiar la herramienta
El agua de mar es uno de los elementos más abundantes de la Tierra y uno de lo más prometedores para un futuro sostenible. Gracias a ella no solo se producirán nuevos avances en tecnología, como superpegamentos, sino que su alto contenido en hidrógeno la convierten a la mejor alternativa a los actuales combustibles. Sin embargo, la tecnología para poder llevarlos a cabo todo ellos aún se encuentran en pañales.
En este sentido, investigadores de la Universidad de Houston han informado de un avance significativo con un nuevo catalizador de reacción de evolución de oxígeno que, combinado con un catalizador de reacción de evolución de hidrógeno, ha logrado densidades de corriente capaces de soportar demandas industriales, al tiempo que requiere un voltaje relativamente bajo para comenzar la electrólisis del agua de mar.
El catalizador extrae el hidrógeno con una densidad de corriente que oscila entre los 1.564 y 1.581 voltios
Los investigadores aseguran que el dispositivo, compuesto por nitruros metálicos no nobles de bajo coste, logra evitar muchos de los obstáculos que han limitado los intentos anteriores de producir hidrógeno o agua potable a bajo coste a partir del agua de mar.
Con respecto a esto, Zhifeng Ren ha destacado que el catalizador también funcionaría con aguas residuales, proporcionando otra fuente de hidrógeno del agua que de otro modo sería inutilizable sin un tratamiento costoso.
Catalizadores de nitruro
Para poder llevar a cabo la investigación, los científicos responsables diseñaron y sintetizaron un catalizador tridimensional de reacción de evolución de oxígeno núcleo-cubierta utilizando nitruro de metal de transición, con nanopartículas hechas de un compuesto de nitruro de níquel-hierro y nanobarras de níquel-molibdeno-nitruro sobre espuma de níquel porosa.
Una vez construidos, los catalizadores se integraron en un electrolizador alcalino de dos electrodos, que puede ser alimentado por calor residual a través de un dispositivo termoeléctrico o por una batería AA. A su vez, este aparato se puso a funcionar con agua de mar extraída de la Bahía de Galveston en la costa de Texas.
Los voltajes de célula requeridos para producir una densidad de corriente de 100 miliamperios por centímetro cuadrado (una medida de densidad de corriente, o mA cm-2) oscilaron entre 1.564 V y 1.581 V.
El voltaje es significativo, según ha indicado Luo Yu, investigador postdoctoral en la Universidad de Houston, porque si bien se requiere un voltaje de al menos 1.23 V para producir hidrógeno, el cloro se produce a un voltaje de 1.73 V, lo que significa que el dispositivo tenía que poder producir niveles significativos de densidad de corriente con un voltaje entre los dos niveles.
“Un obstáculo importante ha sido la falta de un catalizador que pueda dividir efectivamente el agua de mar para producir hidrógeno sin liberar iones libres de sodio, cloro, calcio y otros componentes del agua de mar, que una vez liberados pueden asentarse en el catalizador y dejarlo inactivo. El nuestro evita ese problema”, ha concluído Zhifeng Ren.
