Nuevos conocimientos sobre la descomposición del amoníaco
Cómo hacer que el hidrógeno sea transportable
El uso de amoníaco se considera un método prometedor para transportar hidrógeno. Sin embargo, también se necesita un proceso eficaz para volver a convertirlo en hidrógeno y nitrógeno.
Un equipo internacional de investigadores ha obtenido nuevos conocimientos sobre el funcionamiento de un catalizador de hierro que puede utilizarse para dividir el amoníaco en nitrógeno e hidrógeno. El hidrógeno se convierte en amoníaco para que el vector energético sea más fácil de transportar. Esto significa que también se necesitan catalizadores capaces de descomponer posteriormente el amoníaco en sus materiales de partida. Un equipo de la Universidad alemana del Ruhr de Bochum, el Instituto Max Planck para la Conversión de la Energía Química (MPI CEC) de Mülheim an der Ruhr, la Universidad Técnica de Berlín y el Instituto Italiano de Tecnología de Génova describe en detalle cómo el catalizador de hierro permite esta reacción en la revista ACS Catalysis del 6 de septiembre de 2024.
Cómo hacer que el hidrógeno sea transportable
El hidrógeno verde se considera un prometedor vector energético. Puede producirse dividiendo el agua mediante energía eólica o solar. Sin embargo, en muchos casos los lugares donde se necesita hidrógeno no reúnen las condiciones adecuadas para la electrólisis del agua. El hidrógeno debe licuarse para su transporte, lo que sólo es posible a temperaturas extremadamente bajas. La conversión del hidrógeno en amoníaco, que puede licuarse a temperaturas mucho más elevadas, se considera por tanto una alternativa atractiva. "Además, la industria química ya cuenta con una infraestructura establecida para la manipulación del amoníaco", afirma el profesor Martin Muhler, director del Laboratorio de Química Industrial de Bochum y miembro Max Planck del MPI CEC.
Se necesitan catalizadores eficientes para descomponer el amoníaco (NH3) en sus compuestos de partida, nitrógeno (N2) e hidrógeno (H2). El problema es que los catalizadores de hierro convencionales suelen facilitar una reacción indeseable para formar nitruro de hierro en lugar de nitrógeno. En el estudio actual, los investigadores han demostrado exactamente cómo se produce esta reacción secundaria. Probaron la descomposición del amoníaco utilizando un catalizador de última generación proporcionado por Clariant.
El equipo formado por el Dr. Maximilian Purcel, Astrid Müller y el profesor Martin Muhler de la Universidad del Ruhr de Bochum y MPI CEC llevó a cabo los experimentos pertinentes. Los hallazgos se refinaron mediante complejas simulaciones de dinámica molecular, apoyadas por aprendizaje automático, que fueron realizadas por el instituto italiano asociado. El equipo de la Universidad Técnica de Berlín identificó con éxito los nitruros de hierro formados en las condiciones de reacción mediante difracción de rayos X y siguió sus transformaciones.
Futuros catalizadores más eficientes
"Nuestros hallazgos pueden servir para desarrollar catalizadores más eficientes para la separación del amoníaco en el futuro", concluye Martin Muhler. "La síntesis y descomposición del amoníaco tiene un largo historial", añade. "Citamos publicaciones científicas de los últimos 100 años". Entre ellas se incluye el trabajo del supervisor doctoral de Martin Muhler, Gerhard Ertl, que recibió el Premio Nobel por su investigación en 2007.
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