El hidrógeno podría ser el combustible ideal: ya sea que se use para generar electricidad en una celda de combustible o se queme para generar calor, el único subproducto es el agua; no hay dióxido de carbono que altere el clima.
Al igual que la gasolina, el hidrógeno también podría usarse para almacenar energía.
El hidrógeno generalmente se produce separando el agua con energía eléctrica. Y aunque el suministro de agua es esencialmente ilimitado, un obstáculo importante para una futura "economía del hidrógeno" es la necesidad de platino u otros metales nobles caros en los dispositivos de división del agua.
Los metales nobles resisten la oxidación e incluyen muchos de los metales preciosos, como el platino, el paladio, el iridio y el oro.
"En la reacción de evolución del hidrógeno, todo el juego está surgiendo con alternativas económicas al platino y otros metales nobles", dice Song Jin, profesor de química en la Universidad de Wisconsin-Madison.
en la edición en línea de Materiales de la naturaleza que aparece hoy, el equipo de investigación de Jin informa de un catalizador que produce hidrógeno que contiene fósforo y azufre, ambos elementos comunes y cobalto, un metal que es 1,000 veces más barato que el platino.
Los catalizadores reducen la energía necesaria para iniciar una reacción química. El nuevo catalizador es casi tan eficiente como el platino y probablemente muestra el mayor rendimiento catalítico entre los catalizadores de metales no nobles reportados hasta ahora, informa Jin.
El avance surge de una larga línea de investigación en el laboratorio de Jin que se ha centrado en el uso de pirita de hierro oro de tontos y otros materiales económicos y abundantes para la transformación de energía. Jin y sus alumnos Miguel Cabán-Acevedo y Michael Stone descubrieron elnuevo catalizador de alto rendimiento al reemplazar el hierro para hacer pirita de cobalto y luego agregar fósforo.
Aunque la electricidad es la fuente de energía habitual para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, "hay mucho interés en utilizar la luz solar para dividir el agua directamente", dice Jin.
Jin dice que el nuevo catalizador también puede funcionar con la energía de la luz solar. "Hemos demostrado un dispositivo de prueba de concepto para usar este catalizador de cobalto y energía solar para impulsar la generación de hidrógeno, que también tiene la mejor eficiencia reportada para los sistemasque dependen solo de catalizadores y materiales de bajo costo para convertir directamente de la luz solar a hidrógeno ".
Jin dice que muchos investigadores están buscando encontrar un reemplazo más barato para el platino. "Debido a que este nuevo catalizador es mucho mejor y tan cercano al rendimiento del platino, inmediatamente le solicitamos a WARF la Fundación de Investigación de Antiguos Alumnos de Wisconsin que presentara un provisionalpatente, que hicieron en solo dos semanas "
Jin dice que muchas preguntas permanecen sobre un catalizador que solo ha sido probado en el laboratorio. "Uno debe considerar el costo del catalizador en comparación con todo el sistema. Siempre hay una compensación: si desea construir el mejor electrolizador,aún quiere usar platino. Si puede sacrificar un poco de rendimiento y está más preocupado por el costo y la escalabilidad, puede usar este nuevo catalizador de cobalto ".
Las estrategias para reemplazar una porción significativa de los combustibles fósiles con energía solar renovable deben llevarse a cabo a gran escala si van a afectar la crisis climática, dice Jin. "Si quiere hacer mella en el problema del calentamiento global, ustedtenemos que pensar en grande. Ya sea que imaginemos hacer hidrógeno a partir de la electricidad, o directamente de la luz solar, necesitamos millas cuadradas de dispositivos para desarrollar esa cantidad de hidrógeno. Y puede que no haya suficiente platino para hacerlo ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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