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Diseñan técnica para generar hidrógeno de manera más eficiente a partir del agua


Un innovador hallazgo realizado podría mejorar la asequibilidad del hidrógeno como fuente de energía limpia. Se trata del trabajo de un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS), que realizó un descubrimiento científico fortuito que podría revolucionar la forma en que se descompone el agua para liberar gas hidrógeno, un elemento crucial para muchos procesos industriales.

El equipo, dirigido por el profesor asociado Xue Jun Min, el Dr. Wang Xiaopeng y el Dr. Vincent Lee Wee Siang del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Facultad de Diseño e Ingeniería de la NUS (NUS CDE), descubrió que la luz puede desencadenar un nuevo mecanismo en un material catalítico utilizado ampliamente en la electrólisis del agua, donde el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno. El resultado es un método más eficiente energéticamente para obtener hidrógeno.

Este avance se logró en colaboración con el Dr. Xi Shibo del Instituto de Sostenibilidad de Productos Químicos, Energía y Medio Ambiente de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación (A*STAR); el Dr. Yu Zhigen del Instituto de Computación de Alto Rendimiento de A*STAR; y el Dr. Wang Hao del Departamento de Ingeniería Mecánica del NUS CDE.

"Descubrimos que el centro redox para la reacción electrocatalítica cambia entre metal y oxígeno, activado por la luz. Esto mejora en gran medida la eficiencia de la electrólisis del agua", dijo el profesor asociado Jun Min.

El nuevo hallazgo puede potencialmente abrir métodos industriales nuevos y más efectivos para producir hidrógeno y poner esta fuente de combustible respetuosa con el medio ambiente al alcance de más personas e industrias.

Accidentalmente exitoso

Según cuenta NUS, en circunstancias normales, es posible que el profesor asociado Xue y su equipo no hayan podido encontrar un descubrimiento tan innovador. Pero un disparo accidental de energía de las luces del techo de su laboratorio hace casi tres años les permitió observar algo que la comunidad científica mundial aún no ha logrado.

En ese entonces, las luces del techo en el laboratorio de investigación del profesor Jun Min generalmente estaban encendidas durante 24 horas. Una noche de 2019, las luces se apagaron debido a un corte de energía. Cuando los investigadores regresaron al día siguiente, encontraron que el rendimiento de un material a base de oxihidróxido de níquel en el experimento de electrólisis del agua, que había continuado en la oscuridad, había disminuido drásticamente.

"Esta caída en el rendimiento, nadie la había notado antes, porque nadie había hecho el experimento en la oscuridad. Además, la literatura dice que tal material no debería ser sensible a la luz; la luz no debería tener ningún efecto sobre sus propiedades”, explicó el profesor asociado Jun Min.

NUS afirma que el mecanismo electrocatalítico en la electrólisis del agua es un tema muy bien investigado, mientras que el material a base de níquel es un material catalítico muy común. Por lo tanto, para establecer que estaban a punto de descubrir algo innovador, Jun Min y su equipo se embarcaron en numerosos experimentos repetidos. Profundizaron en la mecánica detrás de tal fenómeno. Incluso repitieron el experimento fuera de Singapur para asegurarse de que sus hallazgos fueran consistentes. nTres años después, los investigadores finalmente pudieron compartir sus hallazgos públicamente.

Con sus hallazgos, el equipo ahora está trabajando en el diseño de una nueva forma de mejorar los procesos industriales para generar hidrógeno. El profesor Xue sugiere hacer que las células que contienen agua sean transparentes, para introducir luz en el proceso de división del agua.

Según él, “esto debería requerir menos energía en el proceso de electrólisis, y debería ser mucho más fácil con la luz natural. Se puede producir más hidrógeno en menos tiempo, con menos energía consumida”.

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