Desvelar los retos de la producción ecológica de hidrógeno
Un equipo internacional de investigadores revela los efectos adversos del hidrógeno en los catalizadores
La búsqueda del hidrógeno como fuente de energía limpia y sostenible ha cobrado impulso. Para producir hidrógeno verde, el agua debe dividirse en oxígeno e hidrógeno. Este proceso de división del agua se ve facilitado por electrocatalizadores que aumentan la velocidad de la reacción química. Lo ideal es que un catalizador no se altere ni se degrade por la reacción, y en el caso de los electrolizadores esto es fundamental, ya que los electrocatalizadores representan el 50% de su coste total. En consecuencia, su eficiencia y vida útil son fundamentales para la futura disponibilidad de hidrógeno verde y, por tanto, para una economía libre de carbono. Un equipo de investigadores dirigido por el Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) ha descubierto por qué estos catalizadores se deterioran y tienen una vida útil más corta. Su trabajo demuestra que el propio hidrógeno producido es el cuello de botella. Los científicos han publicado sus hallazgos en la revista ACS Energy Letters.
Efectos del hidrógeno en el rendimiento catalítico
Las investigaciones anteriores se centraban principalmente en optimizar el rendimiento de los catalizadores, sin análisis a nivel atómico. Sin embargo, el equipo del Max Planck adoptó un enfoque diferente. "Nuestros hallazgos revelaron que sí se introducen impurezas durante la síntesis. Sorprendentemente, descubrimos que las impurezas de boro podían mejorar el rendimiento del catalizador ampliando su estructura reticular. Sin embargo, observamos que la actividad catalítica disminuía después de producir una cierta cantidad de hidrógeno y queríamos entender por qué ocurría esto para encontrar formas de mantener el rendimiento", explica el profesor Baptiste Gault, autor correspondiente de la publicación y jefe del grupo "Tomografía por sonda atómica" del MPIE. La tomografía de sonda atómica y las simulaciones basadas en la teoría del funcional de la densidad revelaron que, a medida que el hidrógeno se acumula en la superficie del catalizador, el boro se desprende gradualmente de la estructura reticular. Esta interacción deteriora el rendimiento del catalizador, al disminuir la concentración de dopantes de boro.
Próximos pasos: Proteger los dopantes catalíticos del hidrógeno
"Nuestros hallazgos demuestran que no basta con aumentar la actividad catalítica con boro como dopante. Debemos encontrar soluciones para proteger el boro dentro de la estructura reticular del catalizador del hidrógeno producido en la superficie del catalizador", afirma el profesor Se-Ho Kim, segundo autor de la publicación, antiguo investigador postdoctoral en el MPIE y ahora profesor adjunto en la Universidad de Corea.
Esta investigación ha sido posible gracias a la financiación del Consejo Europeo de Investigación en el marco del proyecto Shine, dirigido por Gault. Representa un gran paso adelante en nuestra comprensión de la producción de hidrógeno ecológico y allana el camino hacia un futuro más sostenible y rentable en el ámbito de las energías renovables.
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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