El trabajo titulado “Cobalt Metal–Organic Framework Based on Layered Double Nanosheets for Enhanced Electrocatalytic Water Oxidation in Neutral Media” realizado en colaboración por investigadores del Instituto de Tecnología Química, centro mixto entre la Universidad Politécnica de Valencia y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, la Universidad de Almería, la Universidad de Sevilla y la Universidad de Valencia, ha sido publicado recientemente en la revista “Journal of the American Chemical Society”, una revista que es referente a nivel mundial en todas las áreas de la química.
El modelo energético actual se caracteriza por un crecimiento constante del consumo energético, basado en recursos finitos, principalmente combustibles fósiles. La búsqueda de fuentes de energía alternativas dentro de un modelo sostenible es un reto de presente y de futuro. El uso del hidrógeno como combustible ofrece una alternativa limpia y eficiente que podría resolver muchos de los problemas derivados del sistema actual, ya que presenta una elevada densidad energética y no emite gases de efecto invernadero, generando únicamente agua como subproducto.
Desafortunadamente, existen varios inconvenientes que dificultan la implantación del hidrógeno, hoy en día, en nuestra sociedad. En primer lugar, este gas no se encuentra de modo natural en la corteza terrestre. Actualmente el hidrógeno se produce principalmente en procesos no sostenibles a partir de sustancias fósiles, que suponen la generación adicional de dióxido de carbono. La producción de hidrógeno a través de vías medioambientalmente sostenibles, a día de hoy, no es económicamente competitiva. En segundo lugar, el hidrógeno es un gas altamente inflamable que presenta dificultad a la hora de su almacenamiento. Así, para la implementación del hidrógeno como combustible, debería poder generarse en el momento de su uso, evitando así el almacenaje del mismo.
En este sentido, grupos de investigación punteros a nivel mundial trabajan en el desarrollo de catalizadores para llevar a cabo la división del agua (water splitting) en sus elementos constituyentes: hidrógeno y oxígeno, siendo la fotosíntesis de las plantas la principal fuente de inspiración. El uso de catalizadores reduciría el sobrecoste energético asociado a esta reacción. La complejidad de los procesos involucrados en la transformación y la importancia del objetivo de fondo hacen de este uno de los grandes retos de la ciencia actual.
Para que este proceso sea viable económicamente, es necesario el desarrollo de catalizadores de bajo coste, basados principalmente en metales abundantes en la corteza terrestre, como el hierro, el cobalto o el níquel. Además, debido a la intrínsecamente alta barrera cinética para la reacción de oxidación del agua, la mayoría de los electrocatalizadores reportados basados en metales de transición operan en medios fuertemente alcalinos, lo que implica condiciones altamente corrosivas para su aplicación a gran escala. Por lo tanto, un desafío importante es el desarrollo de nuevos catalizadores de bajo coste para una eficiente oxidación electrocatalítica del agua a pH neutro.
En este trabajo se ha desarrollado un nuevo catalizador basado en una red metal-orgánica (MOF) de cobalto, constituido por láminas con una estructura bien definida, que presenta una elevada actividad electrocatalítica en la reacción de oxidación del agua a pH neutro. Además, se ha demostrado que este catalizador es robusto y presenta una gran estabilidad química a largo plazo.
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