Nuevos catalizadores MXenes revolucionan la producción de hidrógeno verde con mayor eficacia y durabilidad

MadridUn equipo internacional de investigadores liderado por la química Michelle Browne del HZB ha avanzado significativamente en la mejora de la eficiencia y durabilidad de los catalizadores utilizados para la reacción de evolución de oxígeno en la producción de hidrógeno verde. Al añadir hidróxidos de cobre y cobalto a MXenes, un tipo de material en capas, el equipo creó un nuevo catalizador que supera a los tradicionales de óxidos metálicos. Estos catalizadores mejorados podrían ser útiles en electrolizadores para la división del agua, acercándonos un paso más a un combustible de hidrógeno sostenible.

Los MXenes están compuestos de metales como titanio o vanadio combinados con elementos como carbono o nitrógeno, lo que les otorga una gran área de superficie interna. Esta característica los hace altamente versátiles para diversas aplicaciones, desde el almacenamiento de energía hasta la catálisis. Las propiedades que hacen a los MXenes aptos para estos usos incluyen:

• Gran área de superficie interna
• Capacidades excepcionales de almacenamiento de carga
• Flexibilidad para modificaciones químicas

El equipo descubrió que los catalizadores de MXeno, fabricados mediante un proceso especial, superaron en eficiencia y durabilidad a los óxidos de níquel. Los óxidos de níquel se degradan rápidamente en entornos alcalinos y no conducen bien la electricidad. En contraste, los catalizadores de MXeno no se degradaron en absoluto e incluso mostraron un mejor rendimiento con el uso continuo.

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La estabilidad y el rendimiento de estos materiales fueron verificados mediante exhaustivas pruebas en BESSY II en Alemania y en el Sincrotrón Soleil en Francia. Se emplearon técnicas como microscopía electrónica de barrido y transmisión (SEM/TEM), difracción de rayos X (XRD) y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS). Estas pruebas revelaron diferencias significativas entre las superficies externas e internas de los MXenes, lo que explica la alta efectividad de los catalizadores mejorados.

Esta investigación podría traer grandes beneficios. A medida que crece la demanda de energía renovable, nuevos y eficientes electrolizadores podrían revolucionar la producción de hidrógeno verde. Estas mejoras podrían hacer que el uso del hidrógeno como fuente de energía limpia sea más común y accesible.

El equipo sigue colaborando con el Trinity College de Dublín y la Universidad de Química y Tecnología de Praga. Están investigando nuevos tipos de MXenes y probando estos materiales en electrolizadores estándar que operan de manera continua. Esta investigación podría resultar en métodos eficientes y escalables para producir hidrógeno verde, contribuyendo a alcanzar la neutralidad de carbono a nivel mundial.