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(noticias nanowerk) Los científicos han encontrado una manera de convertir los desechos metálicos en un catalizador altamente eficiente para producir hidrógeno a partir del agua, un descubrimiento que podría hacer que la producción de hidrógeno sea más sostenible.
Un equipo de investigadores de la Facultad de Química y la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Nottingham ha descubierto que la superficie de los chips, un subproducto de la industria metalúrgica, está estructurada con pequeños escalones y ranuras a nanoescala. Estas texturas pueden anclar átomos de platino o cobalto, lo que da como resultado un electrocatalizador eficiente que puede dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.
La investigación fue publicada en Revista de química de materiales A (“De chatarra a electrodos altamente eficientes: uso de la superficie nanotexturizada de chips para utilizar eficazmente Pt y Co para la producción de hidrógeno”).
El hidrógeno es un combustible limpio que se puede utilizar para generar calor o impulsar vehículos. El único subproducto de su combustión es el vapor de agua. Sin embargo, la mayoría de los métodos de producción de hidrógeno se basan en combustibles fósiles. La electrólisis del agua es una de las formas ecológicas más prometedoras de producir hidrógeno, ya que solo requiere agua y electricidad.
La electrólisis del agua enfrenta un desafío para la industria porque el proceso requiere elementos raros y costosos como el platino para catalizar la división del agua. Dado el suministro mundial limitado y el aumento de los precios de los metales preciosos, existe una necesidad urgente de materiales electrocatalizadores alternativos para producir hidrógeno a partir del agua.
Dr. Jesum Alves Fernandes, de la Facultad de Química de la Universidad de Nottingham, quien dirigió el equipo de investigación, dijo: “Solamente la industria del Reino Unido genera millones de toneladas de desechos metálicos cada año. Con un microscopio electrónico de barrido pudimos examinar las superficies aparentemente lisas de los chips de acero inoxidable, titanio o aleaciones de níquel. Para nuestro asombro, descubrimos que las superficies tenían surcos y crestas de sólo decenas de nanómetros de ancho. Nos dimos cuenta de que esta superficie nanotexturizada podría brindar una oportunidad única para la producción de electrocatalizadores”.
Los investigadores utilizaron pulverización catódica con magnetrón para crear una “lluvia” de átomos de platino en la superficie de los chips. Estos átomos de platino luego se ensamblan en nanopartículas que encajan con precisión en las ranuras a nanoescala.
Dr. Madasamy Thangamuthu, investigador postdoctoral de la Universidad de Nottingham, responsable de analizar la estructura y la actividad electrocatalítica de los nuevos materiales, afirma: “Es notable que seamos capaces de producir hidrógeno a partir de agua utilizando sólo una décima parte del agua que utilizamos. carga de platino en comparación con catalizadores comerciales de última generación. Distribuyendo sólo 28 microgramos del metal precioso en 1 cm² de chips, pudimos crear un electrolizador a escala de laboratorio que funciona con una eficiencia del 100 % y produce 0,5 litros de gas hidrógeno por minuto a partir de una sola pieza de chips”.
El grupo está trabajando con AqSorption Ltd, una empresa con sede en Nottingham especializada en el desarrollo y fabricación de electrolizadores, para ampliar su tecnología. El profesor Andrei Khlobystov, de la Facultad de Química de la Universidad de Nottingham, dijo: «Los electrocatalizadores fabricados a partir de chips tienen el potencial de tener un impacto importante en la economía. Nuestra tecnología única, desarrollada en Nottingham, permite el crecimiento átomo por átomo». El uso de partículas de platino en superficies nanotexturadas ha resuelto dos desafíos importantes. En primer lugar, permite producir hidrógeno verde con la menor cantidad de metales preciosos posible y, en segundo lugar, recicla residuos metálicos de la industria aeroespacial, todo ello en un único proceso”.
El Clúster Carbono Cero se estableció en East Midlands para acelerar el desarrollo y la implementación de innovaciones en industrias verdes y manufactura avanzada.
El profesor Tom Rodden, de Investigación e Intercambio de Conocimientos sobre PVC en la Universidad de Nottingham, dijo: “El desarrollo de sistemas de propulsión de hidrógeno puede ser un paso significativo para abordar algunos de los desafíos de cero emisiones de carbono más apremiantes del mundo, particularmente para las industrias del transporte y la manufactura. Sin embargo, el éxito de esta estrategia depende de la producción sostenible de hidrógeno verde, por ejemplo mediante la división del agua mediante electrólisis, y esto a su vez requiere avances en el diseño de materiales”.
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