¿La llave para acceder al hidrógeno del mar?

El hidrógeno es una fuente de energía con un enorme potencial en nuestro mundo, pero hasta ahora su uso se ha visto limitado por el alto costo de su obtención. En teoría, sería una forma fácil de extraerlo del agua, que está compuesta de hidrógeno y oxígeno, y el mar es la fuente de agua ideal para extraer hidrógeno, porque el uso de esa agua no estaría en competencia directa con ella. importantes usos del agua dulce. Y también porque el agua de mar es muy abundante. Constituye más del 95 por ciento de toda el agua que tenemos en la Tierra.

Descomponer el agua para extraer hidrógeno para usos energéticos podría ser una forma atractiva de lograr la neutralidad de carbono (no liberar más carbono a la atmósfera del que se absorbe), especialmente si se combina con fuentes de energía renovables como el sol y el viento. La descomposición del agua en una celda electroquímica produce hidrógeno en el cátodo y oxígeno en el ánodo, bajo un voltaje eléctrico. Sin embargo, los catalizadores que funcionan bien en agua dulce no son tan efectivos en agua de mar debido a la abundancia de iones que pueden promover reacciones no deseadas y contaminar los catalizadores.

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Los iones de cloruro altamente corrosivos en el agua de mar experimentan reacciones complejas que compiten con el proceso principal y generan compuestos nocivos, como el hipoclorito. Dado que la producción de hidrógeno depende de reacciones estables y eficientes en ambos electrodos, estos iones son un obstáculo importante para la descomposición económicamente viable del agua de mar.

El equipo de Huabin Zhang en la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST) en Arabia Saudita ha creado un nuevo y revolucionario catalizador que funciona de manera eficiente en agua de mar, lo que permite una extracción de hidrógeno estable y segura.

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La nueva técnica catalítica para extraer hidrógeno del agua de mar podría revolucionar el sector energético. (Imagen: © 2022 KAUST / Thom Leach)

Los investigadores crearon diminutos reactores cúbicos, en los que el catalizador estaba encerrado en una capa protectora de sulfuro de molibdeno.

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Aplicando una estrategia basada en el uso de un marco de organolitol, los investigadores produjeron cubos de zinc-molibdeno similares a las zeolitas. Mezclaron las estructuras resultantes con tiacetida en etanol mediante un proceso que permitió que se formara una fase cúbica de óxido de molibdeno en un área confinada dentro de una capa de sulfuro de zinc.

Convirtieron químicamente la fase cúbica en un compuesto activo a alta temperatura antes de grabar selectivamente la capa exterior de sulfuro de zinc para obtener nanorreactores.

Los nanoagentes mostraron una alta actividad electrocatalítica y estabilidad tanto en agua dulce como marina. El notable nivel de actividad y estabilidad se debe a su estructura única.

Durante las pruebas, el núcleo contenía muchos sitios activos que mejoraron la producción de hidrógeno, y la cubierta mantuvo orificios del tamaño justo para permitir que las moléculas de agua accedieran selectivamente a los sitios activos internos.

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El recubrimiento también evitó que la sal se depositara en los sitios activos.

La arquitectura jerárquica del nanorreactor aísla la electrólisis de las reacciones secundarias. Zhang lo compara con una casa inteligente, donde la reacción principal tiene lugar en las habitaciones, mientras que las reacciones secundarias tienen lugar en el patio.

Los investigadores ahora están diseñando catalizadores avanzados con una configuración específica para lograr una conversión de energía más sostenible durante la descomposición del agua de mar. También investigan la evolución estructural y el comportamiento de los centros reactivos durante el proceso catalítico para conocer en profundidad la técnica de descomposición del agua de mar para perfeccionarla y poder empezar a comercializarla a gran escala.

Zhang y sus colegas presentan los detalles técnicos de su nuevo método en la revista académica Chem Catalysis, bajo el título “Los hidróxidos dobles ultrafinos con capas de NiIr aceleran la reacción de evolución del oxígeno en el agua de mar”. (Fuente: NCYT con asombrosos)

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