Optimizar la velocidad y la eficiencia en la producción de hidrógeno es una de las claves para lograr un mayor desarrollo de esta fuente energética. Ahora, el uso de líquido iónico y agua en catalizadores por parte de un grupo de especialistas del Pacific Northwest National Laboratory de Estados Unidos ha marcado un importante avance en este campo. La importancia de la nueva metodología radica en que hace posible incrementar la velocidad de la producción sin sacrificar por eso una mayor eficiencia.
Hasta el momento, se habían logrado avances en los catalizadores de hidrógeno que se circunscribían a un único campo: o mayor velocidad o más eficiencia. Resultaba imposible aunar ambas características. Pero los ingenieros norteamericanos parecen haber encontrado la clave para integrar las dos ventajas: el uso de líquido iónico y agua.
Los avances obtenidos en esta investigación han sido difundidos a través de una nota de prensa del Pacific Northwest National Laboratory, y además se han desarrollado en un artículo publicado recientemente en el medio especializado Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), bajo el título “Acidic ionic liquid/water solution as both medium and proton source for electrocatalytic H2 evolution by [Ni(P2N2)2]2 complexes”.
La metodología en cuestión proporciona una nueva visión en torno a la producción de esta fuente alternativa y ecológica de energía. Básicamente, el trabajo demuestra que el medio líquido puede mejorar el rendimiento de los catalizadores de hidrógeno, según afirmó el químico John Roberts, uno de los responsables de la investigación.
Aplicación concreta en la producción de hidrógeno
Se trata de un paso importante en la transformación de los resultados de laboratorio en tecnología útil en este campo. Los resultados también proporcionan detalles moleculares con respecto a la forma en que el material catalítico genera energía eléctrica en los enlaces químicos entre los átomos de hidrógeno.
Esta información ayudará a los ingenieros e investigadores a crear mejores catalizadores, más rápidos y eficientes al mismo tiempo, empleando además níquel en lugar del costoso platino, algo que también supondrá una importante reducción en los costes implicados con la producción de hidrógeno.
En su búsqueda de un catalizador más eficaz para producir hidrógeno, que pueda emplearse a su vez para alimentar pilas de combustible, el equipo de expertos del Pacific Northwest National Laboratory diseñó un catalizador soluble con una composición química especial.
En un principio, el catalizador lograba cierta eficiencia pero con gran lentitud, produciendo alrededor de mil moléculas de hidrógeno por segundo. Posteriormente se logró incrementarse la velocidad, obteniendo un promedio de cien mil moléculas de hidrógeno por segundo, pero en ese caso no se alcanzaban buenos índices de eficiencia.
Líquido iónico y agua
La solución que permitió combinar la velocidad y la eficiencia en el nuevo catalizador llegó de la mano de la introducción del dispositivo en un medio dominado por líquido iónico. Los líquidos iónicos son sales líquidas que contienen moléculas o átomos con carga negativa o positiva mezclados entre sí.
Los investigadores mezclaron el catalizador, el líquido iónico y una gota de agua. El catalizador comenzó a incrementar su velocidad en la producción de hidrógeno a medida que se incorporaba más agua, y además se consiguió que lo haga sin sacrificar la efectividad del proceso.
Con la mayor cantidad de agua empleada en la prueba, el catalizador logró producir hasta 53 mil moléculas de hidrógeno por segundo, una producción cercana a la conseguida con los catalizadores más rápidos e ineficientes en los experimentos anteriores, pero en este caso alcanzando adecuadas condiciones de eficiencia.
A continuación, el equipo explorará las distintas posibilidades hasta descubrir las razones de la velocidad y la eficiencia conseguidas gracias a esta mezcla. También examinarán la forma en la cual los líquidos iónicos deberán incorporarse en los catalizadores para optimizar aún más la solución obtenida.