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Una forma más económica de producir hidrógeno a partir del agua
Una de las principales barreras que bloquean el uso a gran escala de las pilas de combustible son los costosos catalizadores que se utilizan para producir combustible de hidrógeno a partir del agua. Investigadores de la Universidad de Calgary dicen que han desarrollado un método novedoso para fabricar catalizadores utilizando metales económicos.
Dos electrodos recubiertos con películas de Fe40Ni60O producen hidrógeno y oxígeno a partir del agua usando menos electricidad que sin un catalizador. Crédito: Universidad de Calgary.
Dos profesores de química, Curtis Berlinguette y Simon Trudel, publicaron hoy un papel en Ciencias mostrando cómo funcionan sus electrocatalizadores, así como los materiales más caros. Han patentado su método de producción y han formado una empresa llamada Combustible de agua de fuego que planea tener un producto disponible el próximo año. El objetivo es fabricar un electrolizador, un dispositivo que divide el agua para producir combustibles de hidrógeno y oxígeno, que sea lo suficientemente asequible para las empresas y los consumidores.
Su invención está fabricando catalizadores a partir de una combinación de compuestos de metales que utilizan hierro, cobalto y níquel. El proceso, que trata los compuestos u óxidos metálicos con luz, no requiere altas temperaturas.
El descubrimiento en nuestro artículo es la capacidad de hacer películas de catalizador con una distribución uniforme de múltiple metales, dice Berlinguette. Usamos una técnica que usa luz para descomponer precursores ambientalmente benignos en el aire en nuestras películas catalíticas. El proceso es escalable y se traduce en casi todos los metales de la tabla periódica.
Los catalizadores convencionales se fabrican con metales raros o costosos, como el platino. El método de los investigadores de Calgary produce películas que son amorfas en su forma molecular, en lugar de una estructura cristalina. Esa estructura tan desordenada en realidad los hace más reactivos.
El profesor de Harvard Daniel Nocera, mientras estaba en el MIT, introdujo un catalizador de bajo costo hecho de un óxido de cobalto amorfo para dividir el agua para producir hidrógeno como combustible. Una empresa llamada Sun Catalytix se formó en 2009 utilizando fondos gubernamentales y de riesgo para comercializar su trabajo, pero ha tenido problemas para hacer un producto viable y desde entonces ha cambiado su enfoque hacia la fabricación de baterías de flujo. (Consulte Sun Catalytix busca un segundo acto con batería de flujo).
Berlinguette dice que él y Trudel han avanzado en trabajos anteriores porque su proceso se puede utilizar en cualquier metal de la tabla periódica y combina varios metales. Los catalizadores heterogéneos amorfos son bien conocidos, dice. El problema es que es difícil hacer materiales amorfos con muchos otros metales (además del óxido de cobalto) y es infinitamente más difícil introducir múltiples tipos de metales en películas amorfas.
Un electrolizador comercialmente viable se considera un componente clave para la ansiada economía del hidrógeno. Un buen catalizador puede reducir la cantidad de electricidad necesaria para producir hidrógeno y oxígeno a partir del agua. Luego, el hidrógeno se almacenaría en tanques y se introduciría en la celda de combustible para producir electricidad según sea necesario.
Inicialmente, FireWater Fuel tiene la intención de desarrollar un electrolizador para producir hidrógeno para el almacenamiento de energía en parques eólicos. Tiene la intención de crear un prototipo comercial de un electrolizador del tamaño de un congelador que convertiría unos pocos litros de agua al día en electricidad para los consumidores en 2015.