El agua de mar es clave para producir hidrógeno de manera sostenible. A diferencia de los preciosos recursos de agua dulce de la Tierra, el agua de mar constituye el 95% del agua del planeta. Por este motivo, el agua de mar se convierte en la opción más sostenible para producir hidrógeno puro.
Un equipo de ingenieros ha desarrollado un método de producción de hidrógeno mediante electrocatalizadores de evolución de hidrógeno estables y de alta eficiencia. La novedad es que emplean como materia prima el agua de mar.
Un desafío importante es que los catalizadores de evolución de hidrógeno y oxígeno que funcionan eficazmente en agua dulce no son tan efectivos en agua de mar.
La razón es que el agua de mar contiene iones cloruro altamente corrosivos que sufren reacciones complejas que compiten con la evolución del oxígeno. Estos iones generan compuestos tóxicos, como el hipoclorito, lo que resulta en reacciones no deseadas y catalizadores envenenados. Estos iones son un desafío principal cuando se trata de separar las moléculas del agua de mar, porque para producir hidrógeno puro a través de la división del agua, es esencial tener reacciones estables y eficientes en ambos electrodos. Alcanzar la división del agua de mar con éxito permitiría la fabricación masiva de hidrógeno como combustible.
Esta investigación se realiza en la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah, también conocida como KAUST. Se trata de una universidad privada dedicada a la investigación. Tiene personalidades como los presidentes del Imperial College de Londres y de la Universidad de Princeton. Es una universidad autorregulada, con 130 profesores y alrededor de 1.200 estudiantes
El agua de mar para fabricar hidrógeno verde
Esta investigación sobre la aplicación del agua de mar para obtener hidrógeno permitiría alcanzar la neutralidad de carbono. Este es particularmente el caso cuando se combina con fuentes de energía renovables como la energía eólica y solar, lo que resulta en una producción de hidrógeno limpio. Este descubrimiento potenciaría el uso de las plantas desaladoras de agua de mar.
Según el químico Huabin Zhang, quien dirigió el equipo de investigación de KAUST, la formación de hipoclorito puede ocurrir porque exige menos voltaje operativo para satisfacer las necesidades industriales en comparación con la reacción de evolución del oxígeno.
Zhang explicó que una forma de superar este problema es diseñar catalizadores de ánodo selectivos que requieran menos voltaje. Los investigadores encontraron que un catalizador de ánodo monocapa de níquel-iridio demostró un mejor rendimiento y estabilidad en el agua de mar debido a los efectos sinérgicos entre los componentes metálicos del catalizador.
El equipo de Zhang ideó un enfoque que proporciona electrocatálisis de evolución de hidrógeno estable y de alta eficiencia para dividir el agua de mar. En última instancia, el equipo de investigación produjo nanorreactores innovadores que exhibieron una alta actividad electrocatalítica y estabilidad tanto en agua dulce como en agua de mar. La estructura jerárquica de los nanorreactores es capaz de aislar la electrólisis de las reacciones secundarias. Los investigadores están trabajando actualmente en el diseño de catalizadores avanzados con configuración específica para alcanzar una conversión de energía más sostenible durante la división del agua de mar. Además, están buscando un mayor conocimiento de su método de división del agua de mar para el avance futuro y la comercialización masiva de esta técnica de producción de hidrógeno limpio. Sus hallazgos completos se publican en la revista Chem Catalysis.
