Un trío de níquel, paladio y platino para mejorar la evolución del hidrógeno
Según datos del Ministerio de Territorio, Infraestructuras y Transporte, en 2022 se habían matriculado unos 30.000 vehículos impulsados por hidrógeno, lo que supone triplicar la cifra de 2018. Sin embargo, el país solo cuenta con 135 estaciones de servicio de hidrógeno. Para mejorar la accesibilidad de los vehículos impulsados por hidrógeno y establecer el hidrógeno como una fuente de energía viable, se hace imperativo reducir el coste de la producción de hidrógeno, logrando así la viabilidad económica. Para lograr este objetivo, resulta crucial maximizar la eficiencia de la electrólisis-evolución del hidrógeno, el proceso responsable de producir hidrógeno a partir del agua.
Ilustración del mecanismo del nanocatalizador híbrido de tres metales para la evolución del hidrógeno
POSTECH
Esquema de la síntesis del catalizador híbrido de tres metales y de la evolución del hidrógeno
POSTECH
Recientemente, un equipo de investigadores formado por el profesor In Su Lee, el profesor investigador Soumen Dutta y Byeong Su Gu, del Departamento de Química de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), logró una mejora significativa de la eficiencia de producción de hidrógeno, una fuente de energía verde, gracias al desarrollo de un nanocatalizador de platino. Lo lograron depositando dos metales distintos de forma escalonada. Los resultados de su investigación se publicaron en Angewandte Chemie, la prestigiosa revista especializada en química.
Depositar materiales distintos de forma selectiva en lugares concretos de la superficie de un catalizador, cuyo tamaño es nanométrico, plantea grandes dificultades. Las deposiciones no intencionadas pueden bloquear los sitios activos del catalizador o interferir entre sí en sus funciones. Este problema ha impedido la deposición simultánea de níquel y paladio en un mismo material. El níquel es responsable de activar la división del agua, mientras que el paladio facilita la conversión de iones de hidrógeno en moléculas de hidrógeno.
El equipo de investigación desarrolló un novedoso nano reactor para controlar con precisión la ubicación de los metales depositados en un nanocristal plano 2D. Además, idearon un proceso de deposición fina a escala nanométrica que permite cubrir diferentes facetas del nanocristal de platino 2D con distintos materiales. Este nuevo enfoque condujo al desarrollo de un material catalizador híbrido de tres metales "platino-níquel-paladio", obtenido mediante deposiciones consecutivas que cubren selectivamente la superficie plana y el borde del nanocristal de platino 2D con nanopelículas de paladio y níquel, respectivamente.
El catalizador híbrido presentaba distintas interfaces níquel/platino y paladio/platino situadas para facilitar los procesos de división del agua y generación de moléculas de hidrógeno respectivamente. En consecuencia, la colaboración de estos dos procesos diferentes aumentó significativamente la eficacia de la evolución de la electrólisis-hidrógeno.
Los resultados de la investigación revelaron que el nanocatalizador híbrido de tres metales presentaba una actividad catalítica 7,9 veces superior a la del catalizador convencional de platino-carbono. Además, el nuevo catalizador demostró una gran estabilidad, manteniendo su elevada actividad catalítica incluso después de un tiempo de reacción prolongado de 50 horas. Esto resolvió el problema de las interferencias funcionales o las colisiones entre heterointerfaces.
El profesor In Su Lee, que dirigió la investigación, expresó su optimismo afirmando: "Hemos desarrollado con éxito heterointerfaces armoniosas formadas sobre un material híbrido, superando los retos del proceso". Y añadió: "Espero que los resultados de la investigación encuentren una amplia aplicación en el desarrollo de materiales catalíticos optimizados para las reacciones del hidrógeno."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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