Qué es la electrocatálisis del agua ?

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El término quiere decir literalmente “ruptura catalítica del agua por electricidad”. Como sabemos el agua está compuesta por hidrógeno y oxígeno. Para ser específico cada molécula de agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. El agua es la fuente de hidrógeno más importante tanto a nivel de laboratorio como a nivel industrial, y de allí parte de su gran importancia en numerosas aplicaciones.

Creo que todos hemos tenido la oportunidad de ver una electrólisis del agua. Por si acaso la describiré: se pueden usar electrodos de cualquier metal con la desventaja de que los metales se van a oxidar y a disolverse en el agua, aún así cables de cobre, aluminio o hierro se pueden usar como electrodos. Sin embargo hay un electrodo fácil de construir y que todos tenemos a la mano que no se oxida ni se disuelve: grafito, se toman dos lápices y con una navaja con filo se le hace una punta larga en un extremo y se expone un poco del grafito en el otro extremo de cada lápiz. Se sumerge el extremo largo de los lápices en un frasco con agua y se fijan (puede ser con una prensa para ropa y un poco de cinta adhesiva). Los otros extremos se conectan a los bornes de una batería, ojalá sea un acumulador de plomo, y veremos como se forman burbujas en los extremos sumergidos de los lápices. El lápiz conectado al borne positivo producirá burbujas de oxígeno y el otro las de hidrógeno.

La electrocatálisis del agua es muy similar a la electrólisis, de allí mi empeño de describirla porque en el fondo se trata de un mismo proceso, los electrodos funcionan como un catalizador, una sustancia que acelera el proceso sin intervenir en la reacción. Según lo que hemos aprendido, de los mencionados sólo el grafito es un catalizador pues no participar (en apariencia) de la reacción. Lo que ocurre es que la superficie del catalizador funciona como un sustrato, una especie de lugar donde se favorece el intercambio de cargas eléctricas, que es en el fondo lo que forman los enlaces químicos, en nuestro caso en particular, este intercambio rompe los enlaces de la molécula de agua y favorece la formación de los enlaces de las moléculas de hidrógeno (en electrodo negativo) y de oxígeno (en el positivo). Sin embargo hay sustratos o catalizadores que aumentan el rendimiento de estas reacciones.

En el caso particular del agua es muy importante encontrar un catalizador que permita una eficiencia mayor que los que actualmente se usan y la razón es muy simple: el hidrógeno es una fuente de energía muy limpia, al quemarse produce agua simplemente liberando una cantidad de energía muy superior a los combustibles fósiles. Otro gran problema de los catalizadores actuales es que en su producción se liberan muchos gases de invernadero que a la larga no ayudan a resolver los problemas actuales además de que resultan algo costosos.

Si embargo la tecnología de nanopartículas ha resultado muy prometedora en este sentido. Se ha estado experimentando con un catalizador de nitruro de molibdeno y níquel que ha resultado muy barato en nanoláminas que permite usar un voltaje muy pequeño y obtener un rendimiento mucho mayor para obtener hidrógeno a partir del agua. La tecnología permitiría colocar estos dispositivos en automóviles, autobuses y hasta en las casas, aplicando eventualmente los principios de la electrocatálisis del agua en la vida cotidiana, como muchas veces sin siquiera saberlo.

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