El hidrógeno se considera la fuente de energía más próxima a la verde, ya que emite únicamente oxígeno y agua. Existen diferentes métodos para producir hidrógeno gris, azul y verde. El proceso y el tipo de hidrógeno producido dependen de la fuente de energía y las emisiones de carbono. De estos, hidrógeno verde La producción es el método más ecológico sin emisiones de CO2. Por ello, los investigadores buscan una forma de mejorar la producción de hidrógeno verde a partir de MXenes activos.
Un equipo de investigación de la Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) dirigido por Dr. Albert Sung Soo Lee en colaboración con el grupo de Profesor Chong Min Koo En la Universidad de Sungkyunkwan, se ha desarrollado un método oxidativo. MXene estable a base de molibdeno como soporte de electrocatalizador en electrolizadores de agua con membrana de intercambio aniónico.
El informe publicado recientemente destaca cómo MXene es estable frente a condiciones oxidativas de alto voltaje.El experimento demuestra que el Mxene puede utilizarse como material de electrodo para la reacción de desprendimiento de oxígeno y producir hidrógeno verde. Esto también puede reducir su coste de producción.
Producción de hidrógeno verde y necesidad de MXene
Se requiere mucha energía para dividir el agua en moléculas de hidrógeno y oxígeno. Un catalizador con diminutas partículas nanométricas que proporcionan una mayor superficie para la reacción puede reducir la energía requerida por el proceso.
Sin embargo, la eficiencia de la producción de hidrógeno disminuye con el tiempo a medida que las partículas del catalizador se aglomeran. Para evitarlo, se utiliza principalmente carbono como cátodo, pero este se oxida a CO₂ durante la reacción de oxidación del ánodo.
Por lo tanto, los nanomateriales Mxene se utilizan como soportes. Al estar compuestos por átomos metálicos (Mo, Ti, Ta, Hf, etc.) y átomos de carbono o nitrógeno, presentan propiedades conductoras de la electricidad. Además, presentan una nanoestructura 2D adecuada para soportar el catalizador. Estas características los hacen favorables para la producción de hidrógeno.
En otra investigación, Los investigadores de la UT están desarrollando combustible de hidrógeno a partir de rocas ricas en hierro.
DestacadosProducción mejorada de hidrógeno verde a partir de MXenes activos
- Los MXenos están basados en titanio y, debido a su naturaleza atómica, se oxidan fácilmente en agua. Esto provocó la desventaja inherente del catalizador: no podía mantener una alta conductividad eléctrica.
- Para superar esta limitación, el equipo desarrolló un MXene basado en carburo de molibdeno como catalizador de apoyo.
- MXene a base de molibdeno crea enlaces fuertes entre los átomos de molibdeno y los materiales activos de cobalto en la superficie.
- La producción de hidrógeno aumenta 2.45 veces debido a los enlaces químicos resultantes de la reacción.
- La durabilidad de la celda mejora 10 veces en comparación con los resultados del último MXene basado en titanio (que fue menos de 40 horas).
- El nuevo enfoque reduce el coste de producción de hidrógeno verde.
- Se aplicará en plantas de producción de hidrógeno y centrales eléctricas a gran escala.
El Dr. Albert Sung Soo Lee del KIST dice: Al controlar los elementos que componen el MXene, pudimos encontrar candidatos adecuados para entornos de producción de hidrógeno verde y, gracias a esto, aseguramos un soporte estable para el MXene en un entorno oxidante.
“En el futuro, contribuiremos a la revitalización de la economía basada en el hidrógeno mediante el desarrollo de catalizadores de electrodos generadores de oxígeno con eficiencia catalítica y durabilidad”. El Dr. Lee añadió.
