Catalizadores revolucionarios: ¡Mainz descubre un nuevo secreto para el hidrógeno verde!

Catalizadores revolucionarios: ¡Mainz descubre un nuevo secreto para el hidrógeno verde!

El 11 de marzo de 2025, investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia lograron avances revolucionarios en la investigación sobre la producción de hidrógeno verde. Desarrollaron catalizadores de división de agua económicos y eficientes hechos de cobalto y tungsteno. Estos materiales no sólo son de fácil acceso sino también económicos, lo que aumenta significativamente su aplicabilidad a escala industrial. Los resultados completos se publicaron en la revista Angewandte Chemie.

A diferencia de los catalizadores convencionales, que a menudo sufren una pérdida de rendimiento, el catalizador recientemente desarrollado muestra una notable autooptimización. Su eficiencia aumenta con el tiempo, debido a profundos cambios químicos durante el proceso de división del agua. El cobalto cambia de Co2+ a Co3+, mientras que la proporción de W5+ a W6+ cambia en el tungsteno. Esta dinámica mejora la cinética de reacción del desprendimiento de oxígeno, que se considera un umbral crítico en el proceso.

El innovador mecanismo de división del agua.

Otra contribución significativa a la producción de hidrógeno proviene de los investigadores dirigidos por el Dr. Paolo Giusto, quien investigó intensamente el mecanismo de división del agua utilizando catalizadores de nitruro de carbono. Pudieron determinar interacciones detalladas entre el nitruro de carbono y el agua, en particular la transferencia de protones y electrones bajo la influencia de la luz. Se ha demostrado que el nitruro de carbono es un catalizador eficaz que permite la producción de hidrógeno mediante la fotosíntesis artificial.

Los hallazgos muestran que el nitruro de carbono es capaz de descomponer el agua en sus componentes oxígeno e hidrógeno. Este proceso es crucial para avanzar en la producción de materiales catalizadores más eficientes para la producción de hidrógeno a partir de la luz solar. El catalizador absorbe la luz y utiliza su energía para desestabilizar las moléculas de agua, provocando así una transferencia de electrones acoplados a protones que debilita los enlaces químicos del agua.

Perspectivas para soluciones energéticas sostenibles

Los avances en ambos proyectos de investigación tienen implicaciones de gran alcance para la futura producción de energía. La autooptimización del catalizador elaborado a partir de cobalto y tungsteno podría ayudar a aumentar la eficiencia de la producción de hidrógeno verde a largo plazo. Al mismo tiempo, los hallazgos sobre la dinámica del nitruro de carbono y las moléculas de agua proporcionan una base de comprensión más profunda para la formación de soluciones energéticas sostenibles.

También cabe mencionar la financiación de proyectos de investigación: Dandan Gao recibe apoyo en el marco del programa Walter Benjamin de la DFG, que permite a los científicos en la fase de cualificación después de su doctorado llevar a cabo sus propios proyectos de investigación. El proyecto también recibe el apoyo de la Fundación Carl Zeiss, la Fundación Alexander von Humboldt y el área de perfil de JGU SusInnoScience.

En general, la investigación sobre estos catalizadores acerca la producción sostenible de hidrógeno y podría contribuir decisivamente a reducir la dependencia de los combustibles fósiles. Los desarrollos futuros en la tecnología del hidrógeno siguen siendo una de las áreas más interesantes de la química aplicada.