Un equipo de ingenieros de la Universidad de Rice, EE.UU., ha descubierto un método que podría hacer más económica y práctica la catálisis de la evolución del oxígeno en ácidos, uno de los temas más difíciles de la electrólisis del agua para producir hidrógeno verde.
El laboratorio del ingeniero químico y biomolecular Haotian Wang, de la Escuela de Ingeniería George R. Brown de Rice, ha sustituido el raro y caro iridio por el rutenio, un metal precioso mucho más abundante, como catalizador del electrodo positivo en un reactor que divide el agua en hidrógeno y oxígeno.
Elcomunicadoindica que la exitosa adición de níquel al dióxido de rutenio (RuO2) dio lugar a un robusto catalizador anódico que produjo hidrógeno a partir de la electrólisis del agua durante miles de horas en condiciones ambientales.
El iridio cuesta aproximadamente ocho veces más que el rutenio, y podría suponer entre el 20% y 40% del gasto en la fabricación de dispositivos comerciales, especialmente en futuras implantaciones a gran escala.
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Rutenio y Níquel
La división del agua consiste en las reacciones de evolución del oxígeno y el hidrógeno mediante las cuales los catalizadores polarizados reorganizan las moléculas de agua para liberar oxígeno e hidrógeno.
«El hidrógeno se produce en el cátodo, que es un electrodo negativo. Al mismo tiempo, tiene que equilibrar la carga oxidando el agua para generar oxígeno en el lado del ánodo», explica Wu.
«El cátodo es muy estable y no supone un gran problema, pero el ánodo es más propenso a la corrosión cuando se utiliza un electrolito ácido. «Los metales de transición más utilizados, como el manganeso, el hierro, el níquel y el cobalto, se oxidan y se disuelven en el electrolito», dijo el estudiante de posgrado, Feng-Yang Chen.
«Por eso, el único material práctico que se utiliza en los electrolizadores de agua con membranas de intercambio de protones comerciales es el iridio. Es estable durante decenas de miles de horas, pero es muy caro», señala Chen.
Los investigadores demostraron que las nanopartículas de RuO2 ultrapequeñas y altamente cristalinas con dopantes de níquel, utilizadas en el ánodo, facilitaban la división del agua durante más de 1.000 horas a una densidad de corriente de 200 miliamperios por centímetro cuadrado con una degradación insignificante.
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Redacción | Antonio Vilela
