Investigadores de la Facultad de Ciencias Aplicadas e Ingeniería de la Universidad de Toronto y Fujitsu han desarrollado una nueva forma de buscar en el “espacio químico” materiales con propiedades deseables utilizando la computación de inspiración cuántica para descubrir un catalizador mejorado para el hidrógeno limpio.
La técnica ha dado como resultado un nuevo material catalizador prometedor que podría ayudar a reducir el costo de producir hidrógeno limpio. El descubrimiento representa un paso importante hacia formas más sostenibles de almacenar energía, incluso de fuentes renovables pero intermitentes, como la energía solar y eólica.
“Aumentar la producción de lo que llamamos hidrógeno verde es una prioridad para los investigadores de todo el mundo porque ofrece una forma libre de carbono de almacenar electricidad de cualquier fuente”, dice Ted Sargent, profesor del departamento de Edward S. Rogers Sr. de ingeniería eléctrica e informática y autor principal de un nuevo artículo publicado en Matter.
“Este trabajo proporciona una prueba de concepto para un nuevo enfoque para superar uno de los principales desafíos pendientes, que es la falta de materiales catalizadores altamente activos para acelerar las reacciones críticas”.
Hoy en día, 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”.
Por el contrario, el ‘hidrógeno verde’ es un método libre de carbono que utiliza un dispositivo conocido como electrolizador para dividir el agua en gas hidrógeno y oxígeno. Posteriormente, el hidrógeno puede quemarse o reaccionar en una celda de combustible para regenerar la electricidad. Sin embargo, 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. Investigadores de todo el mundo están compitiendo para encontrar mejores materiales catalizadores que puedan mejorar esta eficiencia.
Pero 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.
“Una forma de hacerlo es mediante la intuición humana, investigando qué materiales han fabricado otros grupos e intentando algo similar, pero eso es bastante lento”, dice el Ph.D. del departamento de ciencia e ingeniería de materiales – el34 candidato Jehad Abed, uno de los dos coautores principales del nuevo artículo.
