Fuente: Pixabay/CC0 Dominio público
La carrera para hacer realidad el uso generalizado de la energía renovable intermitente ha dado un paso adelante gracias a una nueva investigación realizada por expertos de la Universidad de Adelaida que mejoran el rendimiento de los catalizadores a base de iridio.
“Actualmente, es difícil para los catalizadores comerciales de óxido de iridio lograr una alta actividad y estabilidad en la electrólisis de agua con membrana de intercambio de protones (PEMWE)”, dijo Yao Zheng, profesor asociado de la Universidad de Adelaide, ARC Future Fellow, Escuela de Ingeniería Química.
“Descubrimos que el mecanismo asistido por malla de agua, la forma en que las moléculas de agua se organizan en un patrón específico, aumenta la eficiencia del catalizador de óxido de iridio en un 5-12%, lo que resulta en una mayor eficiencia energética con un menor consumo de energía.
“La división del agua con PEMWE es un método prometedor para generar hidrógeno verde. Sin embargo, solo se pueden usar electrocatalizadores a base de iridio porque el elemento puede soportar las duras condiciones ácidas que se encuentran durante la reacción”.
El uso de electricidad renovable es una de las soluciones más atractivas para la producción de hidrógeno verde, especialmente utilizando la técnica PEMWE, que puede operar con una respuesta rápida y alta densidad de corriente. El hidrógeno ha sido descrito como el combustible de bajas emisiones del futuro.
El iridio es uno de los elementos más raros de la Tierra. En la naturaleza, se encuentra suelto en los sedimentos depositados por los ríos. Se recupera comercialmente como un subproducto de la refinación de níquel. Hay una capa muy delgada de iridio en la corteza terrestre. Sudáfrica es el mayor productor de iridio.
“Dado que la producción global de iridio es muy limitada, es muy importante reducir la cantidad utilizada en este tipo de catalizadores”, dijo el profesor asociado Zheng.
“Con el mecanismo de intercambio de oxígeno asistido por agua en red, que muestra la posibilidad de una mayor eficiencia y estabilidad en un electrolizador de agua con una membrana de intercambio de protones, la cantidad de iridio se puede reducir y el costo de la producción de hidrógeno verde se puede reducir de manera efectiva.
“Nuestros hallazgos no solo validan la viabilidad de un catalizador de ánodo basado en iridio de baja carga para PEMWE, sino que también brindan nuevas ideas para modificar el mecanismo de intercambio de oxígeno para diseñar catalizadores de reacción de evolución de oxígeno (OER) de alto rendimiento.
“Con hidrógeno verde más barato, se podría construir una sociedad neutra en carbono lo antes posible y los problemas climáticos relacionados podrían reducirse de manera efectiva”.
El trabajo del equipo se llevó a cabo en el nivel básico. Es necesario realizar más investigaciones sobre cómo ampliar la nueva síntesis. Los resultados de su investigación han sido publicados en la revista Progreso de la ciencia.
Más información:
Jun Xu et al., IrOx nH2O con intercambio de oxígeno asistido por agua de red para electrolizadores de agua de alta eficiencia con una membrana de intercambio de protones, Progreso de la ciencia (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh1718. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh1718