Ilustración esquemática de la electrocatálisis impulsada por FAD para modular selectivamente los mecanismos PCET en los catalizadores PT y PD. Crédito: Catálisis aplicada B: Medio ambiente y energía (2025). Doi: 10.1016/j.apcatb.2025.125652
Un equipo de investigación afiliado a UNIST ha presentado un nuevo sistema para producir hidrógeno verde de manera más rentable al aprovechar una coenzima de energía biológica para reducir el consumo de energía eléctrica. Esta tecnología también permite el almacenamiento directo de hidrógeno dentro de los compuestos orgánicos líquidos sin la necesidad de una conversión previa en gas, prometiendo reducciones sustanciales tanto en los costos de producción como de transporte. El estudio es publicado En la catálisis aplicada B: entorno y energía.
Dirigido por el profesor Hyun-Kon Song en la Escuela de Energía e Ingeniería Química en UNIST, el equipo de investigación diseñó un sistema electroquímico que utiliza el dinucleótido de flavin adenina (FAD), una coenzima vital en el metabolismo de la energía celular para generar e inmediatamente el hidrógeno en las formas orgánicas líquidas a bajo voltaje.
El sistema presenta electrodos hechos de platino (PT) y paladio (PD). Durante la operación, el ácido fórmico (HCOOH) se oxida en el electrodo de platino, liberando electrones que viajan al electrodo de paladio, donde los iones de hidrógeno (H⁺) se combinan con estos electrones para formar hidrógeno atómico (H*). Este hidrógeno impregna a través de una membrana de paladio directamente en un medio orgánico líquido unido para el almacenamiento.
Al aplicar FAD a ambos electrodos, el equipo mejoró la eficiencia de la producción de hidrógeno al tiempo que reduce significativamente la energía eléctrica necesaria. En particular, la célula funcionó de manera efectiva a un voltaje ultra bajo de aproximadamente 0.6V, una reducción de aproximadamente 65% en comparación con los sistemas convencionales.
Diagrama esquemático que ilustra el estudio general que involucra FAD. Crédito: Catálisis aplicada B: Medio ambiente y energía (2025). Doi: 10.1016/j.apcatb.2025.125652
El sistema también demostró una notable durabilidad, manteniendo el rendimiento durante más de 100 horas de operación continua, ocho veces más largas que las configuraciones típicas, sin degradación. Esta longevidad es crucial, ya que los voltajes operativos más altos tienden a aumentar el consumo de energía y acortar la vida útil del dispositivo.
Una ventaja clave de esta tecnología es la eliminación de la necesidad de procesos separados para comprimir o manejar hidrógeno gaseoso. Como explica el primer autor Jisu Lee, “en lugar de producir gas de hidrógeno (H₂) y luego presurizarlo o reaccionarlo más, nuestro sistema almacena directamente los átomos de hidrógeno (h) generados en la superficie del electrodo en compuestos orgánicos líquidos, simplificando el proceso y mejorando la seguridad”.
FAD, una coenzima que se encuentra naturalmente en las mitocondrias para ayudar en la producción de energía, posee la capacidad única de transferir electones y protones. En este sistema, juega un papel personalizado: en el paladio, promueve la unión del átomo de hidrógeno a la superficie del electrodo, mientras que en el platino, facilita la eliminación de especies de hidrógeno intermedias, asegurando reacciones lisas y eficientes en ambos lados.
La canción del profesor enfatizó: “Al integrar las capacidades de transporte de electrones y protones de moléculas biológicas como FAD en sistemas electroquímicos, hemos abordado simultáneamente la producción y el almacenamiento de hidrógeno. Esta innovación ofrece un enfoque seguro, eficiente y de bajo costo para la energía de hidrógeno, sin la necesidad de tanques de alta presión”.
Más información: Jisu Lee et al, modulación mediada por FAD de adsorbatos de hidrógeno para la producción de hidrógeno de bajo voltaje e hidrogenación de hidrocarburos, catálisis aplicada B: entorno y energía (2025). Dos: 10.1016/j.apcatb.2025.125652
Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
Cita: el sistema electroquímico impulsado por FAD promete un almacenamiento de hidrógeno verde más seguro y más barato (2025, 18 de septiembre) Recuperado el 18 de septiembre de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-09-fad-driven-ectrochemical-safer-heper.html
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