L'aigua de mar és un dels recursos més abundants de la terra, que ofereix una promesa tant com a font d'hidrogen, desitjable com a font d'energia neta, com d'aigua potable en climes àrids. Però tot i que les tecnologies de divisió d'aigua capaços de produir hidrogen a partir d'aigua dolça s'han tornat més efectives, l'aigua de mar ha continuat sent un repte.

Investigadors de la Universitat de Houston han informat d'un avenç significatiu amb un nou catalitzador de reacció d'evolució d'oxigen que, combinat amb un catalitzador de reacció d'evolució d'hidrogen, va aconseguir densitats de corrent capaços de suportar les demandes industrials alhora que requeria una tensió relativament baixa per iniciar l'electròlisi de l'aigua de mar.

Els investigadors diuen que el dispositiu, compost de nitrurs de metalls no nobles econòmics, aconsegueix evitar molts dels obstacles que han limitat els intents anteriors de produir hidrogen o aigua potable segura a partir de l'aigua de mar. El treball es descriu a Nature Communications.

Zhifeng Ren, director del Centre de Superconductivitat de Texas a UH i autor corresponent de l'article, va dir que un obstacle important ha estat la manca d'un catalitzador que pugui dividir eficaçment l'aigua de mar per produir hidrogen sense deixar lliures ions de sodi, clor i calci. i altres components de l'aigua de mar, que un cop alliberats poden assentar-se sobre el catalitzador i deixar-lo inactiu. Els ions de clor són especialment problemàtics, en part perquè el clor requereix una tensió lleugerament superior per alliberar-se del que es necessita per alliberar hidrogen.

Els investigadors van provar els catalitzadors amb aigua de mar extreta de la badia de Galveston a la costa de Texas. Ren, MD Anderson, professor de física de la UH, va dir que també funcionaria amb aigües residuals, proporcionant una altra font d'hidrogen de l'aigua que d'altra manera no es pot utilitzar sense un tractament costós.

"La majoria de la gent utilitza aigua dolça neta per produir hidrogen mitjançant la divisió de l'aigua", va dir. "Però la disponibilitat d'aigua dolça neta és limitada".

Per abordar els reptes, els investigadors van dissenyar i sintetitzar un catalitzador de reacció d'evolució d'oxigen de nucli de closca tridimensional utilitzant nitrur de metall de transició, amb nanopartícules fetes d'un compost de níquel-ferro-nitrur i nanorodes de níquel-molibdè-nitrur sobre escuma porosa de níquel.

El primer autor Luo Yu, un investigador postdoctoral de la UH que també està afiliat a la Universitat Normal de la Xina Central, va dir que el nou catalitzador de reacció d'evolució d'oxigen es va combinar amb un catalitzador de reacció d'evolució d'hidrogen de nanorods de níquel-molibdè-nitrur.

Els catalitzadors es van integrar en un electrolitzador alcalí de dos elèctrodes, que es pot alimentar amb calor residual mitjançant un dispositiu termoelèctric o una bateria AA.

Les tensions de les cèl·lules necessàries per produir una densitat de corrent de 100 mil·liamperis per centímetre quadrat (una mesura de la densitat de corrent, o mA cm-2) oscil·laven entre 1,564 V i 1,581 V.

La tensió és significativa, va dir Yu, perquè mentre que es requereix una tensió d'almenys 1,23 V per produir hidrogen, el clor es produeix a una tensió d'1,73 V, el que significa que el dispositiu havia de ser capaç de produir nivells significatius de densitat de corrent amb una tensió. entre els dos nivells.

A més de Ren i Yu, els investigadors del document inclouen Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao i Shuo Chen, tots de UH; i Ying Yu de la Universitat Normal de la Xina Central.

Rep les últimes notícies de ciència amb els butlletins de correu electrònic gratuïts de ScienceDaily, actualitzats diàriament i setmanalment. O visualitzeu els canals de notícies actualitzats cada hora al vostre lector RSS:

Digueu-nos què en penseu de ScienceDaily: donem la benvinguda als comentaris positius i negatius. Teniu problemes per utilitzar el lloc? Preguntes?