El nuevo material tiene potenciales aplicaciones para hidrólisis de agua más eficiente y presenta efecto magnetocalórico, por lo que podría sustituir al Helio, un gas noble en ‘peligro de extinción’ en sus aplicaciones como líquido criogénico
Grupos de investigación del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) y del departamento de Química Inorgánica (QI) de la Facultad de Químicas de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) han desarrollado un nuevo material de solo dos dimensiones con gran potencial para generar hidrógeno verde a partir de agua de una forma mucho más eficiente que las tecnologías actuales. El trabajo, que acaba de publicarse en la revista Advanced Materials, permitirá un mejor desarrollo de tecnologías limpias.
"El hidrógeno es un vector energético con un papel relevante en la reducción de las emisiones de carbono, pero su obtención industrial presenta grandes retos", explica José Luis Martínez Peña, investigador del CSIC en el ICMM y uno de los autores principales de la investigación. Con este punto de partida, los grupos de trabajo han creado un nuevo material que, gracias a la combinación de óxidos de cobalto y de molibdeno en tan solo dos dimensiones, permite mejorar la cinética de los procesos electrocatalíticos involucrados en la obtención de hidrógeno verde de forma mucho más eficiente que los catalizadores actuales basados en metales nobles.
La incorporación de molibdeno al hidróxido de cobalto "mejora notablemente" el potencial de inicio de la Reacción de Evolución de Oxígeno (OER, por sus siglas en inglés) cuando se compara con el desempeño del dióxido de rutenio, uno de los considerados como mejores catalizadores actuales para producir hidrógeno, explica José María González-Calbet, catedrático emérito de la Universidad Complutense de Madrid y otro de los autores principales del trabajo.
Pero no solo eso. "Una característica inesperada de este nuevo material ha sido su efecto magnetocalórico a la temperatura del hidrógeno líquido", continúa Martínez. Se trata de un fenómeno termodinámico por el que ciertos materiales cambian su temperatura con solo ser expuestos a un campo magnético: "Este material resulta ser también una alternativa con mucho potencial a los actuales métodos de enfriamiento", añade María Luis Ruiz González, catedrática de QI de la UCM, otra de las autoras principales del estudio.
Esta segunda característica, de hecho, hace que este material tenga un gran potencial para sustituir al helio en sus aplicaciones criogénicas, un gas noble que se encuentra 'en peligro de extinción' ya que solo existen dos fuentes para obtenerlo –y normalmente se consigue mediante perforación de pozos de petróleo o gas en pocas zonas del Planeta—mientras que su uso es cada vez mayor para enfriar grandes aparatos y para la fabricación de semiconductores y baterías.
Uno de los puntos fuertes de este trabajo tiene que ver con el enfoque multidisciplinar con el que se ha abordado. El nuevo material ha sido explorado y analizado usando técnicas únicas disponibles solo en grandes infraestructuras nacionales e internacionales: el Centro Nacional de Microscopía Electrónica (CNME) de la Universidad Complutense de Madrid, el Sincrotrón Europeo de Grenoble (ESRF), en Francia, y el sincrotrón Diamond en Reino Unido.
"Este estudio abre nuevas perspectivas para el desarrollo de materiales funcionales basados en (poli)oxomolibdatos intercalados en hidróxido de cobalto para generar hidrógeno verde procedente de la división del agua y alternativamente ser usado como refrigerante para alcanzar muy bajas temperaturas cercanas al Hidrógeno líquido", concluyen los científicos.
Referencia bibliográfica:
Daniel Muñoz-Gil, Celia Castillo-Blas, Dawid Krystian Feler, Isabel Gómez-Recio, Miguel Tinoco, Ana Querejeta-Fernández, Rodrigo González-Prieto, Felipe Gándara, Romualdo Santos Silva Jr, Pilar Ferrer, Carlos Prieto, Luc Lajaunie, José Luis Martinez-Peña, María Luisa Ruiz-González, José María González-Calbet*. 2D Co-Mo-Hydroxide-Based Multifunctional Material for the Development of H2-Based Clean Energy Technologies. Advanced Materials. DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202512458
