Producir hidrógeno con el óxido y la luz solar

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Considerado todavía como “el combustible del futuro”, el hidrógeno puede desempeñar un papel fundamental en la transición hacia la eliminación de los combustibles fósiles. Eso significa que encontrar formas viables de producir hidrógeno de baja emisión es un objetivo importante para los científicos y la industria del hidrógeno.

El uso de electricidad generada a partir de fuentes renovables para alimentar la producción de hidrógeno mediante la separación del agua es el método que actualmente domina los enfoques comerciales del hidrógeno verde. Sin embargo, la generación de hidrógeno mediante reacciones alimentadas directamente por la luz solar también es un importante foco de investigación y los científicos de la Universidad de Ciencias de Tokio (Japón) han descubierto un nuevo material para catalizar el proceso.

El método propuesto por el grupo de Tokio utiliza un tipo común de óxido – goethita (α-FeOOH) – como catalizador para acelerar la producción de hidrógeno a partir de una solución de agua y metanol, en lugar del más común y costoso dióxido de titanio.

Los resultados obtenidos por el equipo japonés, publicados en Chemistry: A European Journal, indicaron que el uso de goethita generaba 25 veces más hidrógeno a partir de la luz producida por una lámpara de mercurio-xenón en un dispositivo a escala de laboratorio que a partir de la catálisis de dióxido de titanio. Los investigadores informaron de que el proceso se mantenía estable y seguía produciendo hidrógeno durante 400 horas.

Oxígeno

El equipo de Tokio dijo que se necesitaba más trabajo para entender algunos de los mecanismos que llevaron a los resultados, pero añadió que su descubrimiento podría llevar a una producción de hidrógeno más eficiente con un catalizador más barato y más disponible.

“Nos sorprendió mucho la generación de hidrógeno utilizando este catalizador,” dijo Ken-ichi Katsumata, de la Universidad de Ciencias de Tokio. “Porque no se sabe que la mayoría de los óxidos de hierro se reduzcan a hidrógeno.”

Los resultados también mostraron que el oxígeno era indispensable para la reacción, así como una baja acidez de alrededor de pH 5. El papel del oxígeno fue particularmente sorprendente, según Katsumata, quien dijo que el descubrimiento “fue la segunda sorpresa, porque muchos estudios mostraron que el oxígeno suprime la producción de hidrógeno al capturar los electrones excitados”.

El grupo aún no ha establecido la función exacta del oxígeno en la reacción y Katsumata dijo que el próximo reto será comprender mejor este aspecto.