Un catalizador más barato y duradero para producir hidrógeno verde

Hidrógeno cuántico sobre grafeno - WIKIMEDIA

   MADRID, 17 Ene. (EUROPA PRESS) -

   Investigadores de Georgia Tech han desarrollado un nuevo proceso y material de división del agua que maximiza la eficiencia de la producción de hidrógeno verde.

   Lo consideran una opción asequible y accesible para los socios industriales que desean convertirse al hidrógeno verde para el almacenamiento de energía renovable en lugar de la producción convencional de hidrógeno que emite carbono a partir de gas natural.

   El hidrógeno, especialmente el hidrógeno verde libre de carbono, se ha convertido en un prometedor portador de energía limpia y una opción de almacenamiento para energías renovables como la solar y la eólica. No agrega emisiones de carbono a la atmósfera, pero actualmente es costoso y complejo de crear.

   Una forma de producir hidrógeno verde es la división electroquímica del agua. Este proceso implica hacer pasar electricidad a través del agua en presencia de catalizadores (sustancias que mejoran la reacción) para producir hidrógeno y oxígeno.

   Los nuevos hallazgos del equipo del Instituto de Tecnología de Georgia y el Instituto de Investigación Tecnológica de Georgia (GTRI), se producen cuando los expertos en clima están de acuerdo en que el hidrógeno será fundamental para que los principales sectores industriales del mundo alcancen sus objetivos de emisiones netas cero.

   Los científicos esperan reemplazar el gas natural y el carbón, que actualmente se utilizan para almacenar energía eléctrica adicional a nivel de la red, con hidrógeno verde porque no contribuye a las emisiones de carbono, lo que lo convierte en un medio más ecológico para almacenar electricidad renovable. El enfoque de su investigación es la electrólisis, o el proceso de usar electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.

   El equipo de investigación de Georgia Tech espera hacer que el hidrógeno verde sea menos costoso y más duradero utilizando materiales híbridos para el electrocatalizador. Hoy en día, el proceso se basa en costosos componentes de metales nobles como el platino y el iridio, los catalizadores preferidos para producir hidrógeno a través de la electrólisis a gran escala. Estos elementos son caros y raros, lo que ha estancado el movimiento para reemplazar el gas por energía basada en hidrógeno. De hecho, el hidrógeno verde representó menos del 1% de la producción anual de hidrógeno en 2020, en gran parte debido a este gasto, según la firma de investigación de mercado Wood Mackenzie.

   "Nuestro trabajo disminuirá el uso de esos metales nobles, aumentando su actividad y las opciones de uso", dijo en un comunicado el investigador principal del estudio, Seung Woo Lee, profesor asociado en la Escuela de Ingeniería Mecánica George W. Woodruff y experto en almacenamiento de energía electroquímica y sistemas de conversión.

   En una investigación publicada en las revistas Applied Catalysis B: Environmental and Energy & Environmental Science, Lee y su equipo destacaron las interacciones entre las nanopartículas metálicas y el óxido metálico para respaldar el diseño de catalizadores híbridos de alto rendimiento.

   "Diseñamos una nueva clase de catalizador en el que encontramos un mejor sustrato de óxido que usa menos elementos nobles", dijo Lee. "Estos catalizadores híbridos mostraron un rendimiento superior tanto para el oxígeno como para el hidrógeno (división)".

   Su trabajo se basó en la computación y el modelado del socio de investigación, el Instituto de Investigación de Energía de Corea, y la medición de rayos X de la Universidad Nacional de Kyungpook y la Universidad Estatal de Oregón.

   "Usando rayos X, podemos monitorear los cambios estructurales en el catalizador durante el proceso de división del agua, a escala nanométrica", explicó Lee. "Podemos investigar su estado de oxidación o configuraciones atómicas en condiciones operativas".