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Una de las fuentes energéticas más prometedoras para el medio ambiente es el hidrógeno generado a través de la división del agua, reacción en la que se produce oxígeno e hidrógeno. Ahora, gracias a investigadores del Instituto Catalán de Investigación Química esta economía del hidrógeno está más cerca que nunca.
En un artículo publicado en Nature Energy (Felipe A. Garcés-Pineda, Marta Blasco-Ahicart, David Nieto-Castro, Núria López y José Ramón Galán-Mascarós. Direct magnetic enhancement of electrocatalytic water oxidation in alkaline media. Nature Energy. 2019. DOI: 10.1038/s41560-019-0404-4), científicos de los grupos Galán-Mascarós y López de ICIQ describen cómo, por primera vez, se ha utilizado un imán para mejorar directamente la producción de hidrógeno durante la división de agua mediante electrólisis en medio alcalino. “La simplicidad del descubrimiento abre nuevas oportunidades para implementar mejoras magnéticas en la división del agua. Además, el bajo coste de la tecnología la hace adecuada para aplicaciones industriales”, explica Felipe A. Garcés-Pineda, primer autor del artículo.
La investigación muestra cómo la presencia de un campo magnético externo, inducido al acercar un imán de neodimio al electrolizador, estimula la actividad electrocatalítica en el ánodo que, en algunos casos, llega a duplicar la producción de hidrógeno. Los científicos informan que el campo magnético afecta directamente al mecanismo de reacción al permitir la conservación de spin del catalizador activo, lo que, a su vez, favorece la alineación de spin paralela de los átomos de oxígeno durante la reacción. Esta polarización general del spin, debida al campo magnético externo, mejora la eficiencia del proceso. "Esto demuestra que hay mucho que aprender de los mecanismos íntimos de reacción que tienen lugar en los electrocatalizadores y abre nuevas formas de superar las limitaciones en los sistemas más modernos", afirma Núria López, líder de grupo en ICIQ y coautora del manuscrito. Cuando el imán se acerca al ánodo, se observa un aumento en la formación de burbujas de hidrógeno.
Los investigadores estudiaron múltiples catalizadores en idénticas condiciones de trabajo, e informan que la mejora de la actividad catalítica es proporcional a la naturaleza magnética de los catalizadores utilizados para impulsar la reacción de división del agua. Así, NiZnFe4Ox, una ferrita altamente magnética, exhibió el mayor incremento catalítico al aplicar un campo magnético. Esta ferrita también posee la ventaja de poder unirse magnéticamente a un soporte metálico de níquel, lo que evita la necesidad de usar sustancias que adhieran los catalizadores a su soporte físico.
