Óxido de hierro y agua para producir hidrógeno

La producción de hidrógeno a partir de la separación de las moléculas del agua en las celdas fotoelectroquímicas ha sido el santo grial de las investigaciones de energía sustentable, sin embargo, un nuevo compuesto, el óxido de hierro, ofrece una nueva oportunidad para producir hidrógeno de una forma sustentable.

La hematita, un mineral formado por óxido de hierro, o mejor conocido como: óxido, es un material prometedor que se utilizaría como ánodo en las celdas fotoeléctroquímicas para producir hidrógeno como subproducto gracias al principio conocido como electrólisis del agua. Se eligió este compuesto para experimentar debido a que es barato, está disponible en gran cantidad y es estable. Además tiene un potencial de eficiencia de producción de hidrógeno de 15 por ciento, sin embargo la reacción aún debe perfeccionarse al interior de las celdas.

Los electrones son bien conocidos por tener cargas negativas, indispensables en nuestra vida diaria, pero no juegan este papel por sí solos, sino que necesitan de otras subpartículas para completar un ciclo de equilibrio eléctrico, pero ejemplo, cuando los electrones deponen su lugar asignado, dejan un espacio que puede comportarse como un portador de carga positiva, lo cual, en los semiconductores modernos resulta de mucha utilidad porque de esta forma las baterías, capacitores, celdas solares y celdas fotoelectroquímicas y otros aparatos pueden completar o cerrar su circuito.

En este contexto, una mejor comprensión de los espacios que dejan los electrones de la hematita al reaccionar durante la electrólisis ha sido un tema de mucho interés, ya que desde hace tiempo se sospechaba que en la hematita existen dos tipos de agujeros que se forman durante la división del agua en las celdas. La existencia de diferentes tipos de agujeros con reactividad dispar durante la electrólisis del agua tiene amplias implicaciones para el rendimiento final de este metal, pero es muy difícil detectar tales agujeros, y los estudios de este fenómeno se complican por numerosas restricciones técnicas. Por otra parte, los espacios son transitorios y bastante escurridizos.

El estudio recientemente publicado en el Journal of Physical Chemistry C, fue realizado por investigadores del Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology o EMPA, por sus siglas en alemán, Arthur Braun y Debajeet Bora, junto con colegas de la Univesidad de Basel, China, y de Estados Unidos, los cuales estudiaron por primera vez la estructura electrónica de los ánodos de una celda fotoelectroquímica para determinar qué pasada durante la acción de separación del agua y de qué forma se comportaba la hematita, experimento que les tomó cerca de tres años.

Estas investigaciones demuestran que la formación de hidrógeno en la electrólisis, utilizando la hematita podría ser posible, pero aún se necesitan muchos estudios para lograr las condiciones exactas para generar esta reacción, utilizando la hematita como ánodo.

Referencias:

“A molecular glance on solar water splitting”. Empa. En línea: http://www.empa.ch/plugin/template/empa/3/126725/—/l=2/changeLang=true/lartid=126725/orga=/type=/theme=/bestellbar=/new_abt=/uacc=