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Nuevo catalizador para producir energía coches de hidrógeno

Hidrógeno y pilas de combustible son parte de las alternativas de futuro para el aceite del motor y la gasolina. Desafortunadamente, la producción eficiente de hidrógeno por electrólisis se basa en la utilización del platino como catalizador, un mineral caro. Nanoláminas nitruro de níquel y molibdeno recientemente han sido sintetizadas para formar un prometedor catalizador.

El mundo está cada vez más hambrientos de energía, mientras que las reservas de petróleo se agotan y las limitaciones ambientales nos obligan a limitar las emisiones de CO2 para evitar un cambio climático catastrófico. Durante años, los laboratorios están recurriendo a las fuentes de energía alternativas que puedan garantizar el desarrollo sostenible en todo el planeta. Para sustituir a la gasolina de nuestros automóviles, una variedad de vehículos eléctricos basados ​​en el uso de hidrógeno fueron estudiados. Usando una pila de combustible, de hecho es posible generar electricidad a los sistemas de energía de cualquier dimensión, siempre por supuesto que uno tenga una fuente de energía primaria para la producción de este hidrógeno de la electrólisis del agua.

Al recombinar con el oxígeno, el hidrógeno produce electricidad sin emitir gases de efecto invernadero. Desafortunadamente, para producir hidrógeno con un buen rendimiento por electrólisis, e incluso invertir el proceso en una celda de combustible, es necesario un buen catalizador. El platino, muy utilizado, sigue siendo escaso y caro. Por lo tanto, no se ve cómo la economía global, sólo en relación con los vehículos particulares como automóviles, podría desarrollar con esta restricción cuando se sabe que el platino ya está costando 50.000 dólares por kilogramo en la actualidad.

Teniendo en cuenta estas cuestiones económicas y ambientales, Peter Diamandis, y James Cameron proponen catalizar la explotación de los asteroides, donde este metal es muy abundante.

Los catalizadores alternativos existen, aunque todavía es difícil encontrar uno igualmente eficaz (pero menos costoso) que el platino. Una prueba de ello es el descubrimiento casi accidental hecho por investigadores del Laboratorio Nacional de Brookhaven y publicado en un artículo reciente.

niquel hidrógeno catalizador

Nanoláminas vistas por microscopía electrónica. © Brookhaven National Laboratory

¿Un catalizador mil veces más barato que el platino?

Los químicos sabía que sería posible modificar la estructura de las nubes de electrones de los átomos de níquel para parecerse a la de átomos de platino por su inclusión en un compuesto formado de molibdeno y nitrógeno. Un kilogramo de níquel y molibdeno vienen costando respectivamente 20 y 32 dólares, se entiende que si tiene éxito, el precio del catalizador obtenido gota por un factor de aproximadamente mil, por lo que es económicamente más ventajoso para la adopción general de los motores de hidrógeno.

Se esperaba para obtener un catalizador con un polvo de nanopartículas por calentamiento a altas temperaturas de una mezcla de molibdeno, níquel, nitrógeno, amoníaco. La dificultad era obtener nanopartículas formadas de níquel y nitrógeno (la propia mezcla es relativamente fácil de obtener por micropartículas).

Para su sorpresa, los investigadores no sólo han obtenido los nanoláminas compuestas que esperaban sino con cualidades muy superiores a las que pensaron. Como catalizador, es casi tan eficaz como el platino. Esto no es suficiente para el cambio tecnológico, pero prometedor. No es suficiente como para ser capaz de celdas de electrólisis o combustible con buena eficiencia. En efecto, debe ser capaz de almacenar y liberar a voluntad grandes cantidades de hidrógeno en un volumen pequeño y de forma segura, sin peligro de explosión. Ahora tendrá que explorar diversas vías como la utilización de los fullerenos o MOF 74.

No nos olvidemos de que el hidrógeno no es una fuente de energía primaria, sólo un vector conveniente. La electricidad utilizada para su producción debe venir de algo que no sea el petróleo, tal vez una estación espacial solar.

Más información

Hydrogen-Evolution Catalysts Based on Non-Nobel Metal Nickel-Molybdenum Nitride Nanosheets.
Low-cost non-noble electrocatalyst efficiently generates hydrogen gas for fuel.

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