La doctora Marta Cerruti, profesora de ingeniería de materiales en la Universidad McGill, lleva año trabajando con el grafeno, una lámina única de átomos de carbono con propiedades increíbles: conductividad eléctrica y capacidad para soportar un peso enorme. Ahora, su búsqueda para mejorar sus cualidades ha abierto la puerta a una posible solución a uno de los retos de la producción de hidrógeno a partir del agua de mar.
Lo que ha hecho el equipo de Cerruti es combinar el grafeno con oxígeno en una suspensión con agua para crear óxido de grafeno reducido (GO), una estructura porosa, tridimensional y conductora de electricidad. Pero Cerruti sugirió una modificación adicional, con capas finísimas de GO apiladas en las paredes de los poros, "lo que permitió explotar otra propiedad interesante del óxido de grafeno y crear una membrana que permite el paso del agua pero no de otras moléculas".
Gabriele Capilli, becaria postdoctoral en el laboratorio de Cerruti, sugirió, por su parte, probar el nuevo “andamio” utilizando el agua del mar. Así se comprobó que la nueva "estructura selectiva" GO tiene el potencial de mejorar el proceso de producción de hidrógeno del océano. Los hallazgos del equipo han sido publicados en la revista ACS Nano.
En la electrólisis convencional, los iones de cloruro en el agua de mar penetran en el electrodo e interactúan con el catalizador, creando iones de hipoclorito, un subproducto no deseado que envenena el catalizador, según explican los científicos en un comunicado. Usando imágenes de contraste de fase de rayos X en Canadian Light Source, se confirmó que el 'andamio' GO tenía la estructura correcta, con poros GO cerrados que encierran nanopartículas de óxido de cobalto como catalizador.
"Vimos lo que esperábamos ver”, dice Cerruti. “Las pruebas electroquímicas realizadas en el laboratorio del colaborador Thomas Szkopek (ingeniería eléctrica, McGill) confirmaron que el andamio funciona como se esperaba para bloquear los iones no deseados”. “Hasta ahora se habían intentado varias cosas para evitar la entrada de cloruro, pero nadie pensó en la idea de que al usar GO, el electrodo en sí, toda su arquitectura, podría prevenir la oxidación del cloruro que produce hipocloritos", explica.
El reto ahora es escalar el método para producir en masa la membrana GO. Cuando eso se resuelva, las posibilidades de uso de la nueva tecnología se disparan y “podría usarse para otras reacciones en las que no desea la interferencia de ciertas moléculas. Todo dependerá de su imaginación”, concluye Cerruti.
