Un nuevo catalizador que utiliza un solo átomo de platino podría simplificar el almacenamiento de hidrógeno para fuentes de energía renovables. El catalizador, desarrollado por científicos de la City University de Hong Kong (CityU) y probado por colegas del Imperial College de Londres, podría utilizarse de forma económica y a gran escala.
Un nuevo catalizador que utiliza un solo átomo de platino, desarrollado por la City University de Hong Kong y probado en el Imperial College de Londres, promete hacer más fácil y económico el almacenamiento de hidrógeno utilizando fuentes de energía renovables. Esta innovación dispersa átomos de platino sobre sulfuro de molibdeno, lo que reduce la cantidad de platino utilizada y mejora la eficiencia de la electrólisis.
El coautor, el profesor Anthony Kucernak, del Departamento de Química del Imperial College de Londres, dijo: "La Estrategia de Hidrógeno del Reino Unido establece un objetivo ambicioso de 10 GW de capacidad de producción de hidrógeno con bajas emisiones de carbono para 2030. Para lograrlo, necesitamos aumentar la producción de almacenamiento de hidrógeno barato, fácil de producir y eficiente. Los nuevos electrocatalizadores pueden hacer una contribución significativa a esto y, en última instancia, ayudar al Reino Unido a lograr su objetivo de emisiones netas cero para 2050".
La generación de electricidad a partir de fuentes de energía renovables como la eólica y la solar está creciendo rápidamente. Sin embargo, parte de la energía producida debe almacenarse para su uso cuando las condiciones climáticas no sean propicias para la energía eólica y solar. Un enfoque prometedor es almacenar energía en forma de hidrógeno, que puede almacenarse y transportarse para su uso posterior.
Para ello, se utiliza energía renovable para dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno, y la energía se almacena en los átomos de hidrógeno. Esto requiere el uso de un catalizador de platino para estimular la reacción de división de las moléculas de agua, también conocida como electrólisis. Sin embargo, si bien el platino es un excelente catalizador para esta reacción, es costoso y raro, por lo que minimizar su uso es importante para reducir los costos del sistema y limitar la extracción de platino.
Ahora, en un estudio reciente publicado en Nature, el equipo diseñó y probó un catalizador que utiliza la menor cantidad de platino posible, lo que da como resultado una plataforma de separación de agua eficiente pero rentable.
El investigador principal, el profesor Zhang Hua de la Universidad de la ciudad de Hong Kong, dijo: "El hidrógeno producido por la división electrocatalítica del agua se considera una de las fuentes de energía limpia más prometedoras para reemplazar los combustibles fósiles en un futuro próximo y puede reducir la contaminación ambiental y el efecto invernadero".
herramientas de prueba
La innovación del equipo consiste en dispersar platino de un solo átomo en escamas de sulfuro de molibdeno (MoS2). Esto utiliza mucho menos platino que los catalizadores existentes e incluso mejora el rendimiento porque el platino interactúa con el molibdeno, lo que hace que la reacción sea más eficiente.
El cultivo de catalizadores finos sobre soportes de nanoláminas permitió al equipo de CityU crear materiales de alta pureza. A continuación, el laboratorio del profesor Kuchenak en Imperial caracterizó los materiales y desarrolló métodos y modelos para determinar cómo funciona el catalizador.
El equipo de Imperial tenía las herramientas para realizar pruebas rigurosas porque habían desarrollado varias técnicas específicamente para trabajar con este catalizador. El profesor Kuchenak y sus colegas han fundado varias empresas basadas en estas tecnologías, incluida RFCPower, que se especializa en baterías de flujo de hidrógeno.
Usa hidrógeno
Una vez que la energía renovable se almacena en forma de hidrógeno, su uso nuevamente como electricidad requiere una conversión mediante celdas de combustible, que producen vapor de agua como subproducto de la reacción de división del oxígeno. Recientemente, el profesor Kuchenak y sus colegas descubrieron un catalizador de un solo átomo para esta reacción que se basa en hierro en lugar de platino, lo que también reducirá el costo de la tecnología.
Otra empresa derivada dirigida por el profesor Kuchenak, Bramble Energy, probará la tecnología en sus pilas de combustible. De modo que ambos catalizadores de un solo átomo (uno que ayuda a convertir la energía renovable en hidrógeno para su almacenamiento y otro que ayuda a liberar esa energía más tarde en forma de electricidad) tienen el poder de acercar la economía del hidrógeno a la realidad.