Estamos en medio de una revolución energética en la que Europa –y no solo Europa- está dejando atrás los combustibles fósiles y apostando por alternativas más limpias. La energía eólica, la solar y el hidrógeno verde parecen el futuro, en el cual evidentemente se enmarcan los coches eléctricos y otras formas de movilidad más modernas. Y hasta ahora la electrólisis parecía la única vía para producir hidrógeno verde, pero resulta que no: han descubierto que se puede producir a partir de agua del mar y grafeno. Y esto es importante, porque en el futuro todo apunta a que vamos a necesitar grandes cantidades de hidrógeno.
A través de ACS Nano, investigadores de la Universidad McGill –en Canadá-, describen un método para la producción de hidrógeno verde aprovechando el agua del mar y con grafeno. La Dra. Marta Cerruti ha estado años trabajando con grafeno y descubriendo cómo cómo se comportan sus átomos de carbono en cuanto a conductividad eléctrica y su enorme capacidad para soportar peso. Después de años de estudio ha encontrado otra interesante posibilidad para el grafeno, que es la producción de hidrógeno verde a partir de agua de mar. El problema inicial que encontraron es que el grafeno es estructuralmente sólido, y trabajar con una ‘hoja de átomos’ no es sencillo. Para que nos hagamos una idea, ‘amontonar estas hojas’ da como resultado una mina de lápiz.
Usar el grafeno para producir hidrógeno verde a partir del agua del mar, energía limpia en grandes cantidades
Yiwen-Chen, estudiante, combinó grafeno con oxígeno en una suspensión con agua para conseguir óxido de grafeno reducido; una ‘estructura’ porosa, tridimensional y que conduce la electricidad. Pero además, Cerruti sugirió añadir hojuelas de grafeno apiladas en las paredes de los poros para así conseguir una membrana que permite el paso del agua, pero que no permite que pasen otras moléculas. En definitiva, para que nos podamos entender mejor, consiguieron desarrollar de este modo algo así como un filtro de agua que además conduce la electricidad. Y ese es el principio fundamental de este método para producir hidrógeno verde a partir del agua salada del mar.
En Phys describen de una forma descriptiva cómo funciona el sistema y el proceso. Aprovecharon esta especie de filtro de agua para llevar a cabo un proceso de electrólisis. Y encontraron que, efectivamente, esta ‘estructura selectiva’ construida a partir de grafeno tiene un enorme potencial para mejorar el proceso de producción de hidrógeno a través del agua del mar. En la electrólisis convencional los iones de cloruro del agua del mar penetran el electrodo e interactúan con el catalizador creando iones de hipoclorito, que es un subproducto no deseado que envenena el catalizador.
Con este método basado en el grafeno, sin embargo, han dado lugar a una estructura selectiva que es capaz de filtrar el agua del mar para bloquear los iones no deseados. Explican que ya ha habido investigaciones anteriores que han tratado de evitar la entrada de cloruro; sin embargo, nadie antes había pensado en la idea de utilizar grafeno. Nunca antes se había llegado al punto en que está esta investigación, en el que han descubierto que una estructura de este tipo, basada en grafeno, puede evitar la oxidación del cloruro que produce hipocloritos no deseados.
Pero ahora tienen fijado el objetivo de escalar el hallazgo para poder producir en masa su nueva membrana de grafeno. Ahora mismo la electrólisis es un proceso complejo y relativamente lento. Se está produciendo hidrógeno de manera significativa, pero esta membrana daría la posibilidad de producir hidrógeno verde a partir del agua del mar o de los océanos; y eso significa apuntar a producciones masivas y, además, sin tener que dañar el agua apta para el consumo humano de forma directa.
