Sincrotró ALBA
Un equip de recerca internacional liderat per l'ICFO i l'ICN2 ha desenvolupat un nou sistema d'electròlisi de l'aigua basat en una membrana de tungstat de cobalt. Aquest tipus de catalitzador podria ser clau per a la producció barata i sostenible d'hidrogen, un potencial combustible verd del futur. La investigació també ha involucrat instrumentació del projecte InCAEM ubicat al Sincrotró ALBA.
La revista Science ha publicat avui els resultats d'un estudi internacional que ha demostrat la utilitat d'un nou electrocatalitzador de tungstat de cobalt per dur a terme la reacció d'electròlisi de l'aigua en condicions industrials. Aquests resultats van aplanar el camí per produir hidrogen d'una manera més neta i sostenible.
La caracterització estructural i química d'aquest material s'ha fet utilitzant el microscopi electrònic EM02-METCAM, cofinançat amb Fons Europeus de Desenvolupament Regional (FEDER) i ubicat al Centre Conjunt de Microscopia Electrònica a ALBA (JEMCA). Les anàlisis van ser realitzades per David Llorens Rauret, el Dr. Bernat Mundet i la Dra. Alba Garzón Manjón, i van incloure tècniques d'última generació per visualitzar àtoms d'oxigen i detectar les vacants de tungstat de cobalt que apareixien després l'activació del catalitzador. El treball ha estat liderat pel grup de recerca del Prof. Pelayo García d'Arquer a l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) i el Grup de Nanoscòpia Electrònica Avançada de l'ICN2, dirigit pel Prof. Jordi Arbiol.
Aquests resultats són només el punt de partida de les properes oportunitats del Projecte INCAEM. Aquesta nova Instal·lació correlativa in situ de materials energètics avançats. proporcionarà un equipament únic a la frontera del coneixement.
Esquema de la reacció d'electròlisi.
El desafiament de l'hidrogen "verd"
Avui, la crisi climàtica ha posat en relleu la necessitat de desenvolupar i millorar alternatives més sostenibles als combustibles fòssils. Una d'aquestes possibles fonts d'energia és el hidrogen (h2), que es pot produir mitjançant electròlisi de l'aigua. En aquesta reacció, les molècules d'aigua (H2O) es divideixen en hidrogen i oxigen (O2) mitjançant el pas d'un corrent elèctric.
Actualment, el mètode més comú per produir hidrogen és utilitzar gas natural, el que resulta a la emissió de gasos contaminants com el diòxid de carboni i el monòxid de carboni. Tot i això, a diferència d'aquest mètode, l'electròlisi de l'aigua pot produir hidrogen sense emissions nocives ni residus perillosos (conegut com hidrogen verd). Per aquest motiu, aquest tipus de tecnologia podria jugar un paper clau en la lluita contra crisi climàtica.
El potencial de les membranes lliures de platí
Aquest equip científic ha desenvolupat un nou sistema d'electròlisi basat en una estratègia anomenada PEMWE (Electròlisi de l'aigua amb membrana d'intercanvi de protons). En aquest cas específic, el catalitzador és un membrana de tungstat de cobalt que actua atrapant les molècules daigua i potenciant l'intercanvi de protons. A diferència d'altres sistemes comuns d'electròlisi d'aigua, no utilitza platí, un material molt escàs, important per reduir costos.
La reacció catalítica obtinguda amb aquest sistema va resultar ser eficient i factible en condicions industrials. El sistema va aconseguir una densitat de corrent de 1,8 A/cm² a 2 V i un funcionament estable de fins a 1 A·cm² en condicions industrials (80 °C). Aquestes xifres suposen una fita en l'àmbit de la PEMWE sense platí.
Aquests resultats revelen nova informació sobre el disseny d'electrocatalitzadors per produir hidrogen net a gran escala. A més, s'observa que encara calen esforços en la investigació i desenvolupament de nous catalitzadors basats en materials alternatius, com el manganès o el níquel, considerant aspectes com a barreres geopolítiques i factors ambientals relacionats amb l'extracció i tractament d'aquests elements.