Mediante una nueva estructura, basada en óxido de grafeno reducido (GO), se puede mejorar el proceso de producción de hidrógeno procedente del mar. El avance parte del equipo de la doctora Marta Cerruti, profesora de Ingeniería de Materiales de la Universidad McGill (Montreal, Canadá). Con ello consiguen que en la electrólisis no se permita el paso de iones no deseados.

En su investigación, la Dra. Marta Cerruti ha trabajado durante años con grafeno, una sola hoja de átomos de carbono con propiedades increíbles: conductividad eléctrica y la capacidad de soportar un peso tremendo. Ahora, su búsqueda por mejorar sus cualidades ha abierto la puerta a una posible solución a uno de los retos de producir hidrógeno a partir de agua de mar.

En busca de una forma de hacer una estructura fácil de manejar, la estudiante de doctorado de Cerruti, Yiwen Chen, combinó grafeno con oxígeno en una suspensión con agua para crear óxido de grafeno reducido (GO): un andamio poroso, tridimensional y conductor de electricidad.

Cerruti sugirió una modificación adicional, con hojuelas de GO apiladas en las paredes de los poros:

«Lo que nos permitió explotar otra propiedad interesante de GO: crea una membrana que permite el paso del agua pero no de otras moléculas”.

Y, además:

“Explotar otra propiedad interesante de GO: crea una membrana que permite el paso del agua, pero no de otras moléculas”.

Cuando la doctora pidió a su equipo nuevas ideas sobre la mejor manera de probar el “nuevo andamio”, se sugirió electrólisis con agua de mar. Fue Gabriele Capilli, becaria postdoctoral, de quien partió la idea. Se trata de un proceso similar a los que había realizado para su trabajo de doctorado.

El grafeno y el hidrógeno con agua de mar

La nueva ‘estructura selectiva’ GO, a partir de grafeno, tiene el potencial de mejorar el proceso de producción de hidrógeno del océano. La revista ACS Nano ha recogido recientemente los hallazgos realizados por el equipo.

En la electrólisis convencional, los iones de cloruro en el agua del mar penetran en el electrodo e interactúan con el catalizador. Crean iones de hipoclorito, un subproducto no deseado que envenena el catalizador, según explica la directora del equipo.

Usando imágenes de contraste de fase de rayos X en Canadian Light Source (Universidad de Sadkatchewan), confirmaron que el andamio GO tenía una estructura correcta: con poros GO cerrados que encierran nanopartículas de óxido de cobalto como catalizador. Según explicó la propia doctora:

“Vimos lo que queríamos ver”.

Las pruebas electroquímicas realizas en un laboratorio colaborador confirmaron que el andamio funcionó como se esperaba, bloqueando los iones indeseados. En esa línea, añadió:

“La gente ha intentado varias cosas para evitar la entrada de cloruro. Pero nadie pensó en la idea de que al usar GO, en electrodo en sí, toda su arquitectura, podría prevenir la oxidación del cloruro que produce hipocloritos”.

Cerruti explicó que el siguiente desafío sería escalar para producir en masa la membrana GO. Pero cuando eso se resuelva, habrá:

“Muchas posibilidades. Esto podría usarse para otras reacciones en las que no se desea la interferencia de ciertas moléculas. Todo dependerá de su imaginación”.

FUENTE: Canadian Light Source. ACS Nano

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