Extraer un combustible limpio del agua

30 de mayo de 2023 (Noticias de Nanowerk) Un abundante suministro de energía limpia está al acecho a simple vista. Es el hidrógeno que podemos extraer del agua (H2O) utilizando energías renovables. Los científicos están buscando métodos de bajo costo para producir hidrógeno limpio a partir del agua para reemplazar los combustibles fósiles, como parte de la búsqueda para combatir el cambio climático. El hidrógeno puede impulsar vehículos mientras emite nada más que agua. El hidrógeno también es un químico importante para muchos procesos industriales, sobre todo en la fabricación de acero y la producción de amoníaco. El uso de hidrógeno más limpio es muy deseable en esas industrias. Un equipo multiinstitucional dirigido por el Laboratorio Nacional de Argonne ha desarrollado un catalizador de bajo costo para un proceso que produce hidrógeno limpio a partir del agua. Otros colaboradores incluyen los Laboratorios Nacionales Sandia del DOE y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, así como Giner Inc. Esta investigación se publicó en Ciencia: ("Catalizador de evolución de oxígeno de espinela de cobalto dopado con La y Mn para electrólisis de membrana de intercambio de protones"). Burbujas de oxígeno que se desarrollan a partir de partículas de catalizador interconectadas y fibrosas (derecha) durante la reacción electrocatalítica con agua. Estructura reticular para catalizador a base de cobalto a la izquierda. (Imagen: Laboratorio Nacional de Argonne/Lina Chong y Longsheng Wu usando un fondo de Shutterstock) "Un proceso llamado electrólisis produce hidrógeno y oxígeno a partir del agua y existe desde hace más de un siglo", dijo Di-Jia Liu, químico principal de Argonne. También ocupa un cargo conjunto en la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago. Los electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM) representan una nueva generación de tecnología para este proceso. Pueden dividir el agua en hidrógeno y oxígeno con mayor eficiencia casi a temperatura ambiente. La demanda de energía reducida los convierte en una opción ideal para producir hidrógeno limpio mediante el uso de fuentes renovables pero intermitentes, como la solar y la eólica. Este electrolizador funciona con catalizadores separados para cada uno de sus electrodos (cátodo y ánodo). El catalizador de cátodo produce hidrógeno, mientras que el catalizador de ánodo forma oxígeno. Un problema es que el catalizador del ánodo usa iridio, que tiene un precio de mercado actual de alrededor de $5,000 por onza. La falta de suministro y el alto costo del iridio representan una barrera importante para la adopción generalizada de electrolizadores PEM. El ingrediente principal del nuevo catalizador es el cobalto, que es sustancialmente más barato que el iridio. “Buscamos desarrollar un catalizador de ánodo de bajo costo en un electrolizador PEM que genera hidrógeno a un alto rendimiento con un consumo mínimo de energía”, dijo Liu. "Al usar el catalizador a base de cobalto preparado con nuestro método, se podría eliminar el principal cuello de botella del costo de producir hidrógeno limpio en un electrolizador". Giner Inc., una empresa líder en investigación y desarrollo que trabaja para la comercialización de electrolizadores y celdas de combustible, evaluó el nuevo catalizador usando sus estaciones de prueba de electrolizadores PEM en condiciones de operación industrial. El rendimiento y la durabilidad superaron con creces los de los catalizadores de la competencia. Para seguir avanzando en el rendimiento del catalizador es importante comprender el mecanismo de reacción a escala atómica en condiciones de funcionamiento del electrolizador. El equipo descifró los cambios estructurales críticos que se producen en el catalizador en condiciones de funcionamiento mediante el uso de análisis de rayos X en la Fuente Avanzada de Fotones (APS) en Argonne. También identificaron características clave del catalizador utilizando microscopía electrónica en Sandia Labs y en el Centro de Materiales a Nanoescala (CNM) de Argonne. Tanto APS como CNM son instalaciones para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. “Tomamos imágenes de la estructura atómica en la superficie del nuevo catalizador en varias etapas de preparación”, dijo Jianguo Wen, científico de materiales de Argonne. Además, el modelado computacional en Berkeley Lab reveló información importante sobre la durabilidad del catalizador en condiciones de reacción. El logro del equipo es un paso adelante en la iniciativa Earthshot de energía de hidrógeno del DOE, que imita a los EE. UU. "Moon Shot" del programa espacial de la década de 1960. Su ambicioso objetivo es reducir el costo de la producción de hidrógeno verde a un dólar por kilogramo en una década. La producción de hidrógeno verde a ese costo podría remodelar la economía de la nación. Las aplicaciones incluyen la red eléctrica, la fabricación, el transporte y la calefacción residencial y comercial.

• Distribución de relaciones públicas y contenido potenciado por SEO. Consiga amplificado hoy.
• PlatoAiStream. Inteligencia de datos Web3. Conocimiento amplificado. Accede Aquí.
• Acuñando el futuro con Adryenn Ashley. Accede Aquí.
• Compra y Vende Acciones en Empresas PRE-IPO con PREIPO®. Accede Aquí.
• Fuente: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63079.php