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Los investigadores del RMIT dicen que han desbloqueado una producción de hidrógeno verde más barata y más eficiente desde el punto de vista energético con una nueva técnica de electrólisis impulsada por ondas sonoras. Con estas vibraciones de alta frecuencia activas, la electrólisis estándar produce 14 veces más hidrógeno.

Donde las baterías no pueden transportar suficiente energía o tardan demasiado en cargarse, el hidrógeno verde está surgiendo como un importante combustible de cero emisiones que transporta una mayor densidad de electrones y favorece un repostaje rápido. El hidrógeno verde se crea mediante electrólisis; dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno utilizando energía renovable para atraer cada gas a un electrodo diferente, donde el hidrógeno puede capturarse, comprimirse y almacenarse.

Entonces, ¿por qué este proceso funciona mucho mejor cuando el equipo de RMIT reproduce una onda de sonido híbrida de 10 MHz? Varias razones, según un artículo de investigación recién publicado en la revista Advanced Energy Materials.

En primer lugar, hacer vibrar el agua tiene el efecto de "frustrar" las moléculas de agua más cercanas a los electrodos, sacándolas de las redes tetraédricas en las que tienden a asentarse. Esto da como resultado más moléculas de agua "libres" que pueden hacer contacto con los sitios catalíticos en los electrodos.

En segundo lugar, dado que los gases separados se acumulan en forma de burbujas en cada electrodo, las vibraciones sacuden las burbujas para liberarlas. Eso acelera el proceso de electrólisis, porque esas burbujas bloquean el contacto del electrodo con el agua y limitan la reacción. El sonido también ayuda generando hidronio (iones de agua cargados positivamente) y creando corrientes de convección que ayudan con la transferencia de masa.

En sus experimentos, los investigadores optaron por utilizar electrodos que normalmente funcionan bastante mal. La electrólisis generalmente se realiza utilizando metales raros y costosos de platino o iridio y electrolitos fuertemente ácidos o básicos para obtener las mejores velocidades de reacción, pero el equipo de RMIT optó por electrodos de oro más baratos y un electrolito con un nivel de pH neutro. Tan pronto como el equipo encendió las vibraciones del sonido, la densidad de corriente y la velocidad de reacción aumentaron en un notable factor de 14.

Así que ésta no es una situación en la que, por una determinada cantidad de energía puesta en un electrolizador, se obtiene 14 veces más hidrógeno. Es una situación en la que el agua se divide en hidrógeno y oxígeno más rápida y fácilmente. Y eso tiene un efecto impresionante en la eficiencia general de un electrolizador. "Con nuestro método, podemos mejorar potencialmente la eficiencia de conversión, lo que lleva a un ahorro neto de energía positivo del 27%", afirmó la profesora Leslie Yeo, una de las investigadoras principales.

Entre reacciones más rápidas, ahorro de energía y materiales y electrolitos de costo mucho menor, el equipo cree que su trabajo podría ayudar a reducir el precio del hidrógeno verde.

La investigación es de acceso abierto en la revista Advanced Energy Materials.

Fuente: RMIT