Investigadores de la Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad de Toronto y de Fujitsu han aplicado la computación cuántica para encontrar la familia química prometedora y previamente inexplorada de Ru-Cr-Mn-Sb-O2 como catalizadores de reacción de evolución de oxígeno ácido para la producción de hidrógeno.
El mejor catalizador muestra una actividad de masa ocho veces mayor que el RuO2 de última generación y mantiene el rendimiento durante 180 h. Casi todo el hidrógeno comercial se produce a partir de gas natural. El proceso produce dióxido de carbono como subproducto; si el CO2 se expulsa a la atmósfera, el producto se conoce como hidrógeno gris, pero si el CO2 se captura y almacena, se denomina hidrógeno azul.
El hidrógeno verde es un método libre de carbono que utiliza un electrolizador para dividir el agua en gas hidrógeno y oxígeno. La baja eficiencia de los electrolizadores disponibles significa que la mayor parte de la energía en el paso de división del agua se desperdicia como calor, en lugar de capturarse en el hidrógeno.
Los investigadores de todo el mundo se esfuerzan por encontrar mejores materiales catalizadores que puedan mejorar esta eficiencia. Debido a que cada material catalizador potencial puede estar hecho de varios elementos químicos diferentes, combinados en una variedad de formas, la cantidad de permutaciones posibles rápidamente se vuelve abrumadora.
En el artículo, los investigadores utilizaron una técnica llamada expansión de grupos para analizar una enorme cantidad de posibles diseños de materiales catalizadores: estiman el total como un número del orden de cientos de cuatrillones. En perspectiva, un cuatrillón es aproximadamente el número de segundos que pasarían en 32 millones de años.
Es importante recordar que el hidrógeno es utilizado en la industria petroquímica para el refinado del petróleo, en la industria metalúrgica para el acero y en la química para los fertilizantes y el amoniaco. El uso del hidrógeno produce altas cantidades de dióxido de carbono por lo que un avance en dicha materia realmente ayudará mucho al planeta en cuestiones ambientales.
