La investigación destapa el mecanismo detrás del catalizador de agua-separación
Se trata de un modelo de bola y palo de la estructura molecular del catalizador de combustible solar desarrollado en Caltech. El azul representa los átomos de hierro; el verde es níquel; el rojo es oxígeno; el blanco es hidrógeno.
Los investigadores de Caltech han hecho un descubrimiento que dicen que podría conducir a la producción económicamente viable de combustibles solares en los próximos años.
Durante años, la investigación de combustible solar se ha centrado en el desarrollo de catalizadores que pueden dividir el agua en hidrógeno y oxígeno utilizando sólo la luz del sol. El combustible de hidrógeno resultante podría utilizarse para potenciar los vehículos de motor, las plantas eléctricas y las celdas de combustible. Puesto que la única cosa producida quemando el hidrógeno es el agua, no se agrega ninguna contaminación de carbón a la atmósfera.
En 2014, investigadores en el laboratorio de Harry Gray, Arnold O. Beckman, profesor de Caltech de la química, desarrollaron un catalizador de separación de agua hecho de capas de níquel y hierro. Sin embargo, nadie estaba completamente seguro de cómo funcionaba. Muchos investigadores presumieron que las capas del níquel, y no los átomos del hierro, eran responsables de la capacidad de agua-división del catalizador (y otros tienen gusto de él).
Para averiguarlo con certeza, Bryan Hunter (PhD ‘ 17), un ex becario del Instituto Resnick, y sus colegas del laboratorio de Gray crearon una configuración experimental que privaba al catalizador del agua. «cuando se quita algo del agua, la reacción se ralentiza, y usted es capaz de tomar una foto de lo que está sucediendo durante la reacción», dice.
Esos cuadros revelaron el sitio activo del catalizador–la localización específica donde el agua se divide en oxígeno–y demostró que el hierro realizaba la reacción de agua-separación, no el níquel.
«Nuestro mecanismo de apoyo experimental es muy diferente de lo que se propuso», dice Hunter, primer autor de un artículo publicado el 6 de febrero en julio, un diario de investigación de energía sostenible, que describe el descubrimiento. «ahora podemos empezar a hacer cambios a este material para mejorarlo.»
Gray, cuyo trabajo se ha centrado en los combustibles solares durante décadas, dice que el descubrimiento podría ser un «cambiador de juego» para el campo.
«Esto alertará a las personas de todo el mundo de que el hierro es particularmente bueno para este tipo de catálisis», dice. «no me sorprendería que la gente empiece a usar estos catalizadores en aplicaciones comerciales en cuatro o cinco años».
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por el Instituto de tecnología de California.
