La producci\u00f3n en masa eficiente de hidr\u00f3geno a partir del agua est\u00e1 m\u00e1s cerca de convertirse en realidad, gracias a un nuevo estudio publicado en Science Advances.<\/p>\n
Investigadores de la Facultad de Ingenier\u00eda de la Universidad Estatal de Oreg\u00f3n (OSU) y colaboradores de la Universidad de Cornell y el Argonne National Laboratory utilizaron herramientas experimentales avanzadas para forjar una comprensi\u00f3n m\u00e1s clara de un proceso catal\u00edtico electroqu\u00edmico que es m\u00e1s limpio y m\u00e1s sostenible que derivar hidr\u00f3geno del gas natural.<\/p>\n
El hidr\u00f3geno se encuentra en una amplia gama de compuestos en la Tierra, m\u00e1s combin\u00e1ndose con ox\u00edgeno para producir agua, y muchas funciones cient\u00edficas, industriales y tiene con la energ\u00eda. Tambi\u00e9n se presenta en forma de hidrocarburos, compuestos formados por hidr\u00f3geno y carbono como el metano, el componente principal del gas natural.<\/p>\n
\u201cLa producci\u00f3n de hidr\u00f3geno es importante para muchos aspectos de nuestra vida, como las pilas de combustible para autom\u00f3viles y la fabricaci\u00f3n de muchos productos \u00fatiles \u00fatiles como el amon\u00edaco\u201d, dijo Zhenxing Feng, profesor de ingenier\u00eda qu\u00edmica del estado de Oregon que dirigi\u00f3 el estudio . \u201cTambi\u00e9n se utiliza en el refinado de metales, para producir materiales artificiales como pl\u00e1sticos y para una variedad de otros fines\u201d.<\/p>\n
Seg\u00fan el Departamento de Energ\u00eda, Estados Unidos produce la mayor parte de su hidr\u00f3geno a partir de una fuente de metano, como el gas natural, mediante una t\u00e9cnica conocida como reformado con vapor de metano. El proceso implica someter el metano a vapor presurizado en presencia de un catalizador, creando una reacci\u00f3n que produce hidr\u00f3geno y mon\u00f3xido de carbono, as\u00ed como una peque\u00f1a cantidad de di\u00f3xido de carbono.<\/p>\n
El siguiente paso se denomina reacci\u00f3n de cambio de agua-gas en la que el mon\u00f3xido de carbono y el vapor reaccionan mediante un catalizador diferente, produciendo di\u00f3xido de carbono e hidr\u00f3geno adicional. En el \u00faltimo paso, se eliminan la adsorci\u00f3n por cambio de presi\u00f3n, el di\u00f3xido de carbono y otras impurezas, dejando atr\u00e1s hidr\u00f3geno puro.<\/p>\n
\u201cEn comparaci\u00f3n con el reformado de gas natural, el uso de electricidad de fuentes renovables para dividir el agua en hidr\u00f3geno es m\u00e1s limpio y m\u00e1s sostenible\u201d, dijo Feng en un comunicado. \u201cSin embargo, la eficiencia de la divisi\u00f3n del agua es baja, principalmente debido al alto sobrepotencial (la diferencia entre el potencial real y el potencial te\u00f3rico de una reacci\u00f3n electroqu\u00edmica) de una semirreacci\u00f3n clave en el proceso, la reacci\u00f3n de desprendimiento de ox\u00edgeno o REA \u201d.<\/p>\n
Una semirreacci\u00f3n es una de las dos partes de una reacci\u00f3n redox, o de reducci\u00f3n-oxidaci\u00f3n, en la que se transfieren electrones entre dos reactivos; la reducci\u00f3n se refiere a la obtenci\u00f3n de electrones, la oxidaci\u00f3n significa la p\u00e9rdida de electrones.<\/p>\n
El concepto de semirreacciones se usa a menudo para describir lo que sucede en una celda electroqu\u00edmica, y las semirreacciones se usan normalmente como una forma de equilibrar las reacciones redox. El sobrepotencial es el margen entre el voltaje te\u00f3rico y el voltaje real necesario para provocar la electr\u00f3lisis, una reacci\u00f3n qu\u00edmica impulsada por la aplicaci\u00f3n de corriente el\u00e9ctrica.<\/p>\n
“Los electrocatalizadores son fundamentales para promover la reacci\u00f3n de divisi\u00f3n del agua al reducir el sobrepotencial, pero el desarrollo de electrocatalizadores de alto rendimiento est\u00e1 lejos de ser sencillo”, dijo Feng. <\/span>\u201cUno de los principales obst\u00e1culos es la falta de informaci\u00f3n sobre la estructura evolutiva de los electrocatalizadores durante las operaciones electroqu\u00edmicas. <\/span>Comprender la evoluci\u00f3n estructural y qu\u00edmica del electrocatalizador durante los REA es esencial para desarrollar materiales electrocatalizadores de alta calidad y, a su vez, energ\u00eda sustentabilidad \u201d.<\/span><\/span><\/p>\n Feng y sus colaboradores utilizaron un conjunto de herramientas de caracterizaci\u00f3n avanzada para estudiar la evoluci\u00f3n estructural at\u00f3mica de un electrocatalizador REA de \u00faltima generaci\u00f3n, iridato de estroncio (SrIrO3), en un electrolito \u00e1cido.<\/span><\/span><\/p>\n \u201cQuer\u00edamos comprender el origen de su actividad r\u00e9cord para los REA: 1.000 veces mayor que el catalizador comercial com\u00fan, el \u00f3xido de iridio\u201d, dijo Feng. <\/span>\u201cUtilizando instalaciones de rayos X basadas en sincrotr\u00f3n en Argonne y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X basada en laboratorio en el sitio de Infraestructura de Nanotecnolog\u00eda del Noroeste en OSU, observamos la transformaci\u00f3n qu\u00edmica superficial y cristalina a amorfa de SrIrO3 durante los REA\u201d.<\/span><\/span><\/p>\n Las observaciones llevaron a una comprensi\u00f3n profunda de lo que estaba sucediendo detr\u00e1s de la capacidad del iridato de estroncio para funcionar tan bien como catalizador.<\/span><\/span><\/p>\n “Nuestro hallazgo detallado a escala at\u00f3mica explica c\u00f3mo se forma la capa de iridato de estroncio activo en el iridato de estroncio y apunta al papel cr\u00edtico de la activaci\u00f3n del ox\u00edgeno reticular y la difusi\u00f3n i\u00f3nica acoplada en la formaci\u00f3n de las unidades REA activas”, dijo .<\/p>\n Feng added que el trabajo proporciona informaci\u00f3n sobre c\u00f3mo el potencial aplicado facilita la formaci\u00f3n de las capas amorfas funcionales en la interfaz electroqu\u00edmica y conduce a posibilidades para el dise\u00f1o de mejores catalizadores.<\/p>\n Fuente. EP<\/p>\n Vazquez, A. (2021, 12 enero). M\u00e1s cerca de producir hidr\u00f3geno del agua de forma masiva y eficiente. Recuperado 12 de enero de 2021, de https:\/\/invdes.com.mx\/innovacion\/mas-cerca-de-producir-hidrogeno-del-agua-de-forma-masiva-y-eficiente\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" La producci\u00f3n en masa eficiente de hidr\u00f3geno a partir del agua est\u00e1 m\u00e1s cerca de convertirse en realidad, gracias a un nuevo estudio publicado en Science Advances.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":21281,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[421,56],"tags":[],"class_list":["post-21280","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-agua","category-ciencia"],"yoast_head":"\n