Ciencia

Crisis energética: el avance del hidrógeno en el Reino Unido allana el camino para una energía verdaderamente verde «barata»

Las celdas de combustible de hidrógeno producen energía al combinar hidrógeno y oxígeno a través de una reacción electroquímica que tiene agua como único subproducto. Debido a esto, se ven como una fuente de energía alternativa atractiva, especialmente para vehículos, con autobuses y trenes que funcionan con hidrógeno que ya están en funcionamiento en algunos lugares. Sin embargo, su aceptación generalizada se ha visto obstaculizada por el hecho de que las celdas de combustible suelen depender de catalizar la reacción con platino, un metal que es tan escaso como costoso.

En su estudio, el físico químico profesor Anthony Kucernak del Imperial College London y sus colegas han demostrado que se puede fabricar un catalizador alternativo usando solo hierro, carbono y nitrógeno, todos materiales que son baratos y fácilmente disponibles, y que se pueden usar para operar una pila de combustible de alta potencia.

El Prof. Kucernak dijo: “Actualmente, alrededor del 60 por ciento del costo de una sola celda de combustible es el platino para el catalizador.

“Para hacer que las celdas de combustible sean una alternativa viable real a los vehículos que funcionan con combustibles fósiles, por ejemplo, necesitamos reducir ese costo.

“Nuestro diseño de catalizador más barato debería hacer que esto sea una realidad y permitir el despliegue de sistemas de energía significativamente más renovables que utilizan hidrógeno como combustible.

Esto, agregó, ayudará en última instancia a «reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y poner al mundo en el camino hacia las emisiones netas cero».

Según los investigadores, la clave de su nuevo catalizador radica en dispersar el hierro en una matriz de átomos individuales dentro de una matriz de carbono eléctricamente conductora.

A diferencia del hierro a granel, donde todos los átomos están agrupados, el hierro de un solo átomo tiene propiedades especiales que lo hacen más reactivo y un sustituto ideal del platino en una celda de combustible.

En las pruebas de laboratorio, el equipo pudo demostrar que su catalizador de hierro de un solo átomo tiene un rendimiento que casi iguala al de los catalizadores a base de platino cuando se usa en un sistema de celda de combustible real.

Estas pruebas se llevaron a cabo, explicaron, en colaboración con el fabricante británico de catalizadores para pilas de combustible, Johnson Matthey.

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Con su estudio inicial completo, el profesor Kucernak y sus colegas ahora buscan ampliar su catalizador para que pueda usarse en celdas de combustible comerciales.

Además, el equipo también está trabajando para mejorar la estabilidad del catalizador de hierro de un solo átomo de modo que pueda competir con los catalizadores de platino en términos de durabilidad y rendimiento.

Los investigadores también dijeron que el método que usaron para producir su catalizador de hierro podría usarse para producir otros catalizadores para otros procesos, como eliminar contaminantes dañinos de las aguas residuales.

Los hallazgos completos del estudio se publicaron en la revista Nature Catalysis.

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