El mundo está siendo testigo de un paso gigantesco en la tecnología de producción de hidrógeno verde gracias a un equipo de investigadores liderado por el Profesor Jungki Ryu de la Escuela de Energía e Ingeniería Química en UNIST y el Profesor Soojin Park de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH).
Un catalizador más sostenible
El foco de este descubrimiento radica en un catalizador híbrido basado en silicio que, de manera efectiva, convierte la energía solar en hidrógeno y compuestos de alto valor. Además de ser una herramienta potente, este nuevo catalizador es ecológico y no tóxico. En contraposición a otros catalizadores anteriores que o bien no respondían a la luz solar o representaban preocupaciones toxicológicas, esta versión basada en silicio muestra propiedades sorprendentes de absorción de luz, optimizando su eficiencia al utilizar energía solar.
Además, es relevante destacar que estos materiales, además de ser no tóxicos, no liberan químicos dañinos durante su proceso de producción.
Superando obstáculos anteriores
En investigaciones anteriores, producir hidrógeno y compuestos de alto valor de manera simultánea era un desafío debido a la falta de catalizadores adecuados. A menudo, la utilización de catalizadores tóxicos bajo condiciones de base fuerte desencadenaba problemas de contaminación. Además, la formación de capas de óxido en los catalizadores tradicionales de silicio durante las reacciones reducía la eficiencia de producción de hidrógeno a lo largo del tiempo.
La solución a estos problemas vino de la mano de la innovación del equipo de investigación: desarrollaron un catalizador híbrido recubriendo de manera uniforme puntos cuánticos de grafeno dopados con níquel sobre láminas de silicio de 2 a 3 nm de grosor. Esta modificación resultó en un aumento significativo en la eficiencia de producción de hidrógeno, llegando a tasas impresionantes de 14.2 mmol gcat−1 h−1, lo que se traduce en un rendimiento aproximadamente 28 veces mayor al tradicional.
Nuevas posibilidades en aplicaciones energéticas
Una característica adicional de este catalizador es su habilidad para producir compuestos de alto valor al utilizar biomasa en lugar de agua. Esta biomasa, una sustancia orgánica derivada de fuentes biológicas, al interactuar con el catalizador, no solo produce hidrógeno sino también otros compuestos valiosos. Además, se comprobó que el catalizador conserva el 98% de su forma original, garantizando una estabilidad a largo plazo.
Las palabras del Profesor Ryu resumen la importancia de este avance: «Las investigaciones previas se limitaban a catalizadores que absorbían rayos ultravioleta o que involucraban catalizadores tóxicos. Nuestro catalizador basado en silicio representa un avance significativo«.
Mientras que el Profesor Park señaló el potencial de esta técnica de modificación superficial, sugiriendo que podría aplicarse a varios otros tipos de catalizadores, abriendo un mundo de posibilidades en el ámbito energético.
Más información: Yuri Choi et al, Solar Biomass Reforming and Hydrogen Production with Earth‐Abundant Si‐Based Photocatalysts, Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202301576
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