El uso de amoníaco se considera un método prometedor de transporte de hidrógeno. Sin embargo, también se necesita un proceso eficiente para convertirlo nuevamente en hidrógeno y nitrógeno.
Un equipo de investigación internacional ha obtenido nuevos conocimientos sobre el modo de funcionamiento de un catalizador de hierro que puede utilizarse para dividir el amoníaco en nitrógeno e hidrógeno. El hidrógeno se convierte en amoníaco para facilitar el transporte del portador de energía. Esto significa que también se necesitan catalizadores que luego puedan descomponer el amoníaco en sus materiales iniciales. Un equipo de la Universidad Alemana del Ruhr en Bochum, el Instituto Max Planck para la Conversión de Energía Química (MPI CEC) de Mülheim an der Ruhr, la Universidad Técnica de Berlín y el Instituto Tecnológico Italiano de Génova describen cómo un catalizador de hierro permite producir esta reacción. Diario catálisis SCA A partir del 6 de septiembre de 2024.
Cómo hacer transportable el hidrógeno
El hidrógeno verde se considera un portador de energía prometedor. Se puede producir dividiendo el agua mediante energía eólica o solar. Sin embargo, en muchos casos los lugares donde se necesita hidrógeno no ofrecen las condiciones adecuadas para la electrólisis del agua. Para poder transportar el hidrógeno, éste debe ser líquido, lo que sólo es posible a temperaturas extremadamente bajas. Por lo tanto, la conversión de hidrógeno en amoníaco, que puede licuarse a temperaturas muy altas, se considera una alternativa atractiva. “Es más, la industria química ya dispone de una infraestructura para hacer frente al amoníaco”, afirma el profesor Martin Mohler, jefe del laboratorio de química industrial de Bochum y becario Max Planck del MPI CEC.
Se necesita un catalizador eficiente para descomponer el amoníaco3) de nuevo a sus compuestos iniciales nitrógeno (N2) e hidrógeno (H2). El problema es que los catalizadores de hierro convencionales suelen facilitar la reacción no deseada para formar nitruro de hierro en lugar de nitrógeno. En el estudio actual, los investigadores han demostrado exactamente cómo se produce este efecto secundario. Probaron la descomposición del amoníaco utilizando un catalizador de última generación suministrado por Clariant.
Los experimentos correspondientes los llevó a cabo un equipo formado por el Dr. Maximilian Purcell, Astrid Müller y el Prof. Martin Möhler de la Universidad del Ruhr en Bochum y del MPI CEC. Los resultados se perfeccionaron mediante complejas simulaciones de dinámica molecular, respaldadas por aprendizaje automático, realizadas por el instituto asociado italiano. El equipo de la Technische Universität Berlin identificó con éxito los nitruros de hierro formados en las condiciones de reacción mediante difracción de rayos X y siguió sus transformaciones.
Futuros catalizadores más eficientes
“Nuestros resultados podrán utilizarse en el futuro para desarrollar catalizadores más eficaces para la descomposición del amoníaco”, concluye Martin Mohler. “La síntesis y descomposición del amoníaco tiene una larga trayectoria”, añade. “Citamos publicaciones científicas de los últimos 100 años.” Entre ellos se encuentra el trabajo del director de doctorado de Martin Mohler, Gerhard Ertl, que recibió el Premio Nobel en 2007 por su investigación.
