Otro paso adelante para las energías renovables: la producción de hidrógeno verde podría ser aún más eficiente en el futuro. Al aplicar un paso de proceso inusual, los químicos de la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg MLU han encontrado una manera de tratar materiales de electrodos económicosy mejorar considerablemente sus propiedades durante la electrólisis. El grupo publicó sus resultados de investigación en la revista catálisis ACS .
Se cree que el hidrógeno es la solución al problema de almacenamiento de energías renovables. Puede producirse en electrolizadores locales, almacenarse temporalmente y luego volverse a convertir de manera muy eficiente en electricidad en una pila de combustible. También sirve como una materia prima importante en elindustria química. Sin embargo, la producción verde de hidrógeno todavía se ve obstaculizada por la mala conversión de la electricidad suministrada. "Una razón es que la carga dinámica de la electricidad fluctuante del sol y el viento empuja rápidamente los materiales a sus límites. Materiales catalizadores baratosrápidamente se vuelven menos activos ", dice el profesor Michael Bron del Instituto de Química de MLU, explicando el problema básico.
Su grupo de investigación ha descubierto un método que aumenta significativamente la estabilidad y la actividad de los electrodos de hidróxido de níquel de bajo costo. El hidróxido de níquel es una alternativa barata a catalizadores muy activos, pero también caros, como el iridio y el platino. La literatura científica recomienda calentarel hidróxido hasta 300 grados. Esto aumenta la estabilidad del material y lo convierte parcialmente en óxido de níquel. Las temperaturas más altas destruirían completamente el hidróxido ". Queríamos ver esto con nuestros propios ojos y gradualmente calentamos el material en el laboratorio a 1,000° C ", dice Bron.
A medida que aumentaron las temperaturas, los investigadores observaron los cambios esperados en las partículas individuales bajo el microscopio electrónico. Estas partículas se convirtieron en óxido de níquel, crecieron juntas para formar estructuras más grandes y, a temperaturas muy altas, formaron patrones que recuerdan los cruces de cebra. Sin embargo, las pruebas electroquímicas mostraron sorprendentemente un nivel de actividad constantemente alto de las partículas, que ya no debería haber sido utilizable en la electrólisis. Como regla general, las superficies grandes y, por lo tanto, las estructuras más pequeñas son más activas durante la electrólisis ". Por lo tanto, atribuimos el alto nivelde la actividad de nuestras partículas mucho más grandes a un efecto que, sorprendentemente, solo ocurre a altas temperaturas: la formación de defectos de óxido activo en las partículas ", dice Bron.
Utilizando la cristalografía de rayos X, los investigadores descubrieron cómo cambia la estructura cristalina de las partículas de hidróxido a medida que aumenta la temperatura. Llegaron a la conclusión de que cuando se calientan a 900 ° C, un punto en el que las partículas exhiben el mayor nivel de actividad, los defectos experimentanun proceso de transición que se completa a 1,000 ° C.En este punto, la actividad vuelve a caer repentinamente.
Bron y su equipo confían en que han encontrado un enfoque prometedor ya que, incluso después de mediciones repetidas después de 6,000 ciclos, las partículas calentadas aún generaban un 50% más de electricidad que las partículas no tratadas. A continuación, los investigadores quieren usar la difracción de rayos X paraComprenda mejor por qué estos defectos aumentan tanto la actividad. También están buscando formas de producir el nuevo material para que las estructuras más pequeñas se retengan incluso después del tratamiento térmico.
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Materiales proporcionado por Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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