La opción de cero emisiones del combustible de hidrógeno es muy prometedora para reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles, si tan solo pudiéramos encontrar una manera de producirlo a bajo costo y sin la necesidad de cantidades ingentes de energía. Ahora, los científicos han encontrado una manera de producir eficientemente combustible de hidrógeno mediante el uso de óxido y una fuente de luz.
La configuración utiliza solo algunos ingredientes básicos: luz de una lámpara de mercurio-xenón, una solución de agua y metanol, y un tipo particular de óxido (u óxido de hierro) llamado α-FeOOH. En un nuevo estudio, los investigadores han descrito cómo este método produce 25 veces más hidrógeno que las técnicas existentes que usan catalizadores de dióxido de titanio.
Uno de los mayores desafíos en la producción de combustible de hidrógeno es separar los átomos de hidrógeno de otras moléculas y mantenerlos así sin que todo explote.
En el nuevo método, al intercambiar titanio con óxido, el gas de hidrógeno generado parecía estar bloqueado para que no se volviera a unir con oxígeno, lo que facilita la separación de los elementos y al mismo tiempo reduce el riesgo de explosión.
Esa inflamabilidad es una de las razones por las que el combustible de hidrógeno aún no se ha percatado. La otra es que hacer que el hidrógeno se separe (del agua, metano o algo similar) generalmente consume mucha más energía de la que es prácticamente viable.
"Nos sorprendió mucho la generación de hidrógeno usando este catalizador, porque no se sabe que la mayoría de los óxidos de hierro se reduzcan a hidrógeno". dice el científico de materiales Ken-ichi Katsumata, de la Universidad de Ciencias de Tokio en Japón.
"Posteriormente, buscamos la condición para activar α-FeOOH y descubrimos que el oxígeno era un factor indispensable, lo cual fue la segunda sorpresa porque muchos estudios mostraron que el oxígeno suprime la producción de hidrógeno al capturar los electrones excitados".
Además de ser más común (y, por lo tanto, más barato) que otros metales utilizados como catalizadores para producir hidrógeno, este tipo de óxido también parece ser muy estable: los investigadores informaron que pudieron mantener sus experimentos de laboratorio con éxito para un asombroso 400 horas
Teniendo en cuenta que la fuente del hidrógeno en este caso es un simple desperdicio orgánico, el nuevo enfoque podría marcar una gran diferencia en los sistemas de energía: un proceso de producción de hidrógeno que hace más con menos.
Ya sea en el motor de un automóvil o en una central eléctrica, el único subproducto del combustible de hidrógeno es el agua. Es esta promesa de una fuente de combustible revolucionaria que tiene muchos científicos trabajando duro en la generación de hidrógeno utilizando abundantes recursos como el agua y la luz solar.
Hemos visto varios catalizadores probado con éxito en los últimos años, brindando a los expertos una serie de caminos para explorar, pero el desafío de obtener algo que tenga sentido comercialmente aún no se ha superado.
Este último estudio describe un importante paso adelante, pero se requerirá mucha más investigación antes de que podamos alimentar nuestros automóviles con hidrógeno. Una de las áreas que el equipo quiere investigar a continuación es por qué el oxígeno es tan crucial para el proceso de producción (cuando se extrajo del catalizador, los experimentos fallaron).
"La función específica del oxígeno en la activación de α-FeOOH inducida por la luz aún no se ha presentado" dice Katsumata. "Por lo tanto, explorar el mecanismo es el próximo desafío".
La investigación ha sido publicada en Química – Una revista europea.