Avances en la utilización de biomasa para alimentar celdas de combustible

Investigadores coreanos lograron descomponer de forma sencilla la lignina en productos de alto valor e hidrógeno para alimentar celdas de combustible.

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Un equipo de investigación de la Escuela de Ingeniería Energética y Química del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIS) en Corea, presentó un nuevo proceso de obtención de hidrógeno a partir de lignina presente en la biomasa.

El sistema descubierto por el profesor Jungki Ryu y su equipo descompone la lignina utilizando un catalizador de molibdeno (Mo) para producir compuestos de alto valor agregado, e hidrógeno.

Una de las formas ecológicas de producir hidrógeno es mediante la electrólisis del agua (H₂O). Se aplica voltaje al agua para romper su molécula y producir hidrógeno y oxígeno al mismo tiempo. Sin embargo, en este proceso la reacción de generación de oxígeno (REA) es lenta y complicada, y la eficiencia para la producción de hidrógeno es baja. 

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A través del estudio, el profesor Ryu y su equipo de investigación han desarrollado un nuevo sistema  que utiliza la lignina como donante de electrones para reducir la ineficiencia general de la reacción de evolución de oxígeno (REA). Este es el principio de utilizar catalizadores metálicos de bajo costo (PMA) basados ​​en molibdeno para descomponer la lignina a bajas temperaturas y extraer los electrones producidos en el proceso para producir hidrógeno. El nuevo dispositivo ha sido diseñado para mover electrones desde la lignina, a lo largo del cable hasta el electrodo donde se produce la reacción de evolución de hidrógeno (HER).

«Con este nuevo sistema, podemos producir hidrógeno con menos energía (sobretensión) que la electrólisis de agua convencional, ya que no hay necesidad de reacciones de oxígeno, que requieren catalizadores de alta energía y metales preciosos», dice Hyeonmyeong Oh, miembro del equipo de Ryu y autor del estudio. «Los métodos convencionales requieren más de 1,5 voltios, pero el nuevo sistema era capaz de producir hidrógeno a un potencial mucho menor (0,95 voltios)».

 

Resultado de imagen para Lignina

Además, la vainillina que se produce durante la descomposición de la lignina, es una sustancia muy útil para diversos procesos industriales. “La lignina, la segunda biomasa más abundante de forma natural, es difícil de descomponer. Sin embargo, el uso de catalizadores a base de molibdeno (PMA) la degrada fácilmente a bajas temperaturas», dice el profesor asistente de investigación Yuri Choi, coautor del estudio.

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«El nuevo sistema de biocombustibles es una tecnología que produce hidrógeno y productos químicos valiosos utilizando catalizadores baratos y bajos voltajes en lugar de catalizadores costosos como el platino (Pt)», dice el profesor Ryu. «Nuestro trabajo también es significativo, ya que presenta una nueva forma de reemplazar las reacciones productoras de oxígeno en la electrólisis del agua».

Los resultados de esta investigación se publicaron en ACS Catalysis el 3 de enero de 2020. Este estudio ha sido respaldado por el Programa de Desarrollo de Tecnología para Resolver el Cambio Climático a través de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF), financiado por el Ministerio de Ciencia y TIC ( MSIT).

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