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Las ferritas de tipo espinela cuentan con una estructura que les da estabilidad, propiedades magnéticas y electrónicas, lo cual les permite optimizar y ahorrar energía para la obtención de hidrógeno verde.
Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey desarrollan electrocatalizadores de bajo costo para la producción de hidrógeno verde.
Este proyecto permitiría la sustitución de materiales de alto costo como el iridio o el rutenio. En su lugar se podrán utilizar ferritas de tipo espinela, las cuales son compuestos basados en hierro con una estructura cristalina específica que les da estabilidad, propiedades magnéticas y electrónicas que les permite optimizar y ahorrar energía durante la electrólisis; uno de los procesos para obtener el hidrógeno verde.
“El verdadero reto de la sostenibilidad no es solo descubrir la tecnología limpia en el laboratorio, sino hacerla económicamente viable para que pueda implementarse en el mundo real”, dijo el Dr. Jorge Luis Cholula Díaz, profesor-investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey y líder de la investigación.
La técnica para lograr la eficiencia de los materiales
Para lograr que los materiales tuvieran la eficiencia necesaria los científicos utilizaron una técnica desarrollada por la Dra. Margarita Sánchez conocida como microemulsión bicontinua, un sistema de nanoreactores o moldes microscópicos creados a partir de la mezcla de agua y aceite. Esto permitió fabricar nanopartículas con un tamaño altamente uniforme, maximizando sus propiedades superficiales.
Además, los investigadores probaron los materiales en un entorno real donde midieron tres aspectos que determinaron el éxito del experimento:
- Menos energía desperdiciada: Para que el agua empiece a romperse y liberar oxígeno, se necesita un “empujón” de energía extra que suele perderse en forma de calor. Entre menor sea ese empujón (llamado sobrepotencial), más barata sale la factura de la luz. La ferrita de cobalto demostró ser la mejor opción para el ahorro, requiriendo un impulso eléctrico notablemente menor que el de la opción de níquel para alcanzar el mismo nivel de producción.
- Reacción de alta velocidad : Este indicador mide qué tan rápido acelera el proceso cuando se le da más potencia al sistema. La ferrita de cobalto registró una pendiente baja, lo que significa que el material es sumamente sensible y acelera su producción de inmediato ante el estímulo eléctrico, como un auto deportivo que pasa de 0 a 100 km/h con solo rozar el acelerador.
- Optimización de superficie: El éxito de la ferrita de cobalto está en su estructura microscópica, la cual, de acuerdo con los investigadores, ofrece dos grandes ventajas: 1. Más espacio de trabajo: Gracias a su tamaño nanométrico, cuenta con millones de sitios activos, lo equivalente a abrir cientos de ventanillas de atención en un banco para atender a miles de moléculas de agua al mismo tiempo. 2. Tráfico eléctrico reducido: El material presenta una resistencia relativamente baja al paso de la corriente eléctrica. Esto permite que los electrones fluyan con mayor libertad.
