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Películas de catalizador auto-curativas para la producción de hidrógeno


Químicos del Centro de Ciencias Electroquímicas de la Ruhr-Universität Bochum han desarrollado un catalizador con propiedades auto-curativas. Bajo las difíciles condiciones de la electrólisis del agua para la producción de hidrógeno, el material catalizador se regenera a sí mismo, siempre y cuando los componentes requeridos para ello estén presentes en la solución electrolítica. Un equipo, incluyendo a Stefan Barwe, el Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann y el Dr. Edgar Ventosa de la Cátedra de Química Analítica de Bochum informa sobre este hallazgo en la revista Angewandte Chemie International Edition.

El hidrógeno es considerado una fuente de energía del futuro. Sin embargo, encontrar catalizadores estables y eficientes para sintetizarlo es un desafío. Esta síntesis se lleva a cabo utilizando la electrólisis del agua, con el hidrógeno creado en un electrodo y el oxígeno en el otro. Los electrodos están cubiertos con una película de catalizador, que es atacada durante la reacción y se vuelve menos eficaz.

La superficie del catalizador se forma por sí misma

En un estudio de viabilidad, los químicos de Bochum demostraron una nueva forma de crear una película de catalizador altamente estable. Añadieron nanopartículas de catalizador en forma de polvo a la solución, que rodea los electrodos. Las partículas bombeadas a través de las cámaras de electrodo chocan con la superficie del electrodo; Allí, una película de partícula se forma sobre la base de fuerzas de atracción electrostática. Las partículas con una superficie cargada positivamente se depositan sobre el ánodo y las partículas con una superficie cargada negativamente sobre el cátodo. La película de catalizador se forma a sí misma.

Mediante el mismo mecanismo, la superficie del catalizador se regeneró durante la reacción. Nuevas nanopartículas de la solución se trasladaron a los electrodos, donde refrescaron la desgastada película del catalizador. Este efecto de auto-curación duró tanto tiempo como las partículas de catalizador estuvieron presentes en la solución.

Estable durante varios días

Los investigadores trabajaron con electrodos de níquel. Ensayaron dos polvos diferentes de catalizador para los dos electrodos, uno a base de níquel y otro a base de cobalto. Todos los materiales catalizadores formaron una película de unos pocos micrómetros de espesor sobre los electrodos, como confirmaron las capturas electrón-microscópicas. Las medidas también mostraron que se formaron sistemas funcionales que produjeron hidrógeno de manera estable durante varios días.

En estudios adicionales, los químicos ahora quieren investigar más de cerca la influencia de la forma y tamaño de las partículas, así como la influencia de la solución electrolítica sobre la eficiencia y la estabilidad de los catalizadores.