Una espuma metálica podría sustentar un método de
bajo coste para generar combustibles sin carbono, según han demostrado
investigadores de la KAUST.
El equipo recubrió sin problemas la espuma con nanomateriales
de hierro y cobalto para crear un electrodo muy activo para un dispositivo que
divide las moléculas de agua para liberar oxígeno e hidrógeno, un potencial
combustible verde.
Debido a la
naturaleza intermitente de la electricidad eólica y solar, es necesario desarrollar métodos para convertir la electricidad
renovable en un combustible libre de carbono que pueda
almacenarse y transportarse para su posterior uso.
La división
electroquímica del agua se considera una vía pragmática para alcanzar este
objetivo. Un dispositivo electroquímico puede utilizar electricidad renovable
para romper las moléculas de agua, liberando oxígeno en el ánodo e hidrógeno en
el cátodo.
Pravin
Babar, postdoctorante en el laboratorio de Cafer Yavuz, que dirigió la
investigación.
Los
dispositivos actuales de alto rendimiento para dividir el agua se basan en
electrodos fabricados con metales raros y caros, lo que limita su implantación
y uso generalizados.
Nuestra motivación es sustituir el ánodo de metales
preciosos en los sistemas de separación de agua, reduciendo los costes y
fomentando una cómoda producción en masa sin comprometer el rendimiento. Hemos
desarrollado una estrategia de ingeniería de interfaz que utiliza materiales
más rentables que demuestran un rendimiento casi a la par que los ánodos
estándar basados en metales preciosos.
Pravin
Babar
Mediante un
enfoque sencillo, rápido y escalable de química húmeda, el equipo hizo crecer
nanoplanchas bidimensionales de hidróxido de cobalto y hierro (CoFe-OH) sobre
sustratos de espuma de níquel, y luego depositó nanopartículas de oxihidróxido
de hierro (FeOOH) sobre la superficie. Al utilizar la deposición de
nanomateriales para diseñar la interfaz entre el electrodo y el agua, el equipo
creó un material que combinaba una alta conductividad eléctrica con una elevada
superficie cubierta con abundantes sitios activos para la producción de oxígeno
molecular (O2). El material también demostró ser robusto, ya que no se detectó
una disminución del rendimiento tras 50 horas de uso continuo.
Por su notable
rendimiento en la reacción de evolución del oxígeno, su cinética y su
estabilidad a largo plazo con una alta densidad de corriente, en comparación
con otros catalizadores de los que se ha informado recientemente, nuestro
material es el candidato más adecuado para un electrodo de reacción de
evolución del oxígeno de bajo coste.
Pravin
Babar
Las ganancias
de rendimiento sinérgicas conseguidas al combinar perfectamente los
nanomateriales en un único material de electrodo fueron una agradable sorpresa,
afirma Yavuz.
Esta es nuestra primera
incursión en el hidrógeno renovable a partir de la electrólisis del agua.
Nuestro objetivo es desarrollar un sistema sostenible para la división general
del agua, no sólo la reacción de evolución del oxígeno. Estamos muy contentos
de que nuestros diseños funcionen y esperamos tener un dispositivo prototipo
que funcione en unos años.
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