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Las burbujas ayudan a los nuevos catalizadores a auto-optimizarse


Científicos de la Universidad de Rice y el Lawrence Livermore National Laboratory han predicho y creado nuevos electrocatalizadores bidimensionales para extraer el hidrógeno del agua con un alto rendimiento y bajo coste.

En el proceso, también crearon un modelo simple para examinar materiales para la actividad catalítica.

Varios catalizadores fueron modelados por el físico teórico de Rice, Boris Yakobson, y el autor principal Yuanyue Liu, ex estudiante de posgrado en su laboratorio, y realizado y probado por científicos de Rice Materials, dirigidos por Pulickel Ajayan y Jun Lou. Los investigadores encontraron que los nuevos catalizadores de dicalcogénido tenían la misma eficiencia que el platino -el catalizador de reacción de evolución de hidrógeno (siglas en inglés, HER) más común en las pilas que dividen el agua- y pueden llevarse a cabo a una fracción del coste.

Los científicos que han estado probando dicalcogenuros de molibdeno y tungsteno como posibles catalizadores de HER se sintieron frustrados al descubrir que los sitios activos tendían a concentrarse en los bordes de las plaquetas metálicas, un pequeño porcentaje de la superficie del material.

El equipo de Rice se volvió hacia el niobio y el tantalio, otros dos metales de transición (y los electrocatalizadores del grupo 5 para su posición media en la tabla periódica). Combinaron cada uno con azufre, esperando que los nuevos compuestos tuvieran sitios activos a lo largo de sus planos basales.

Las plaquetas multicapa que componen ambos catalizadores se hicieron más delgadas, más pequeñas y más dispersas, ya que se auto-optimizaron, observaron los investigadores. El adelgazamiento acortó la trayectoria que los electrones tienen que viajar, lo que redujo la resistencia a la transferencia de carga.

Liu dijo que las mejoras de rendimiento en ambos electrocatalizadores estaban directamente relacionadas con los cambios en la forma física de los materiales a pesar de que no se observaron cambios en sus propiedades químicas o cristalinas.