Iceebook News
Científicos descubren cómo las moléculas de agua giran antes de separarse en oxígeno e hidrógeno
Investigadores han descubierto que las moléculas de agua cambian de orientación antes de dividirse en oxígeno e hidrógeno, un hallazgo clave que podría optimizar la eficiencia en la producción de hidrógeno como fuente de energía limpia. Los resultados fueron publicados en Science Advances el 5 de marzo de 2025.
3 min lectura
Autor - Aldo Venuta Rodríguez
Por primera vez, los científicos han observado directamente cómo las moléculas de agua en la capa de Stern, la capa más cercana a la superficie de un electrodo sumergido en agua, experimentan un giro de 180° antes de participar en la reacción de evolución de oxígeno (OER). Este fenómeno, que se produce bajo la aplicación de un voltaje, podría explicar por qué la electrólisis del agua requiere más energía de la teóricamente calculada.
El equipo de investigación utilizó técnicas ópticas avanzadas en electrodos de níquel a pH 13 para medir la orientación de las moléculas de agua en respuesta a diferentes voltajes. Descubrieron que una monocapa completa de agua, equivalente a 1,1 × 1015 moléculas por cm², se alinea con sus átomos de oxígeno apuntando hacia el electrodo cuando el potencial alcanza +0,8 V.
El estudio sugiere que el giro de las moléculas de agua requiere una energía de 80 kJ/mol, lo que podría representar una de las razones principales del sobrepotencial de la reacción de evolución de oxígeno. Este sobrepotencial es un problema bien conocido en la producción de hidrógeno mediante electrólisis, ya que encarece el proceso al aumentar la cantidad de energía necesaria.
"Los electrodos están cargados negativamente, por lo que las moléculas de agua naturalmente orientan sus átomos de hidrógeno hacia ellos", explicó Franz Geiger, autor principal del estudio. "Sin embargo, cuando la intensidad del campo eléctrico es lo suficientemente alta, las moléculas giran, permitiendo la transferencia de electrones desde el oxígeno del agua hacia el electrodo".
La reacción de evolución de oxígeno es un proceso fundamental en la producción de hidrógeno verde, un combustible clave para la transición energética. Sin embargo, su eficiencia ha sido un desafío debido a la alta cantidad de energía requerida para dividir las moléculas de agua. Este nuevo hallazgo sugiere que diseñar catalizadores que faciliten el giro del agua podría reducir drásticamente el costo energético de la electrólisis.
Los investigadores también encontraron que la eficiencia del proceso mejora a valores de pH más altos, lo que sugiere que el entorno químico juega un papel crucial en la reorientación de las moléculas de agua. Esto abre nuevas posibilidades para optimizar las condiciones de electrólisis y desarrollar tecnologías más eficientes.
"Nuestro trabajo resalta lo poco que aún sabemos sobre el comportamiento del agua en interfaces electroquímicas", señaló Geiger. "El agua es compleja y nuestras nuevas técnicas nos permiten entenderla mejor. Diseñar nuevos catalizadores que hagan que el giro del agua sea más fácil podría hacer que la electrólisis del agua sea más rentable y escalable".
Fuente: Los resultados del estudio fueron publicados en Science Advances. Para acceder al artículo completo, visita este enlace.
Preguntas frecuentes
- 💬 Porque explica por qué la electrólisis del agua requiere más energía de la esperada, lo que impacta directamente en la producción de hidrógeno como fuente de energía limpia.
- 💬 Los científicos utilizaron técnicas ópticas avanzadas para observar en tiempo real la orientación de las moléculas de agua en electrodos de níquel sumergidos en soluciones alcalinas.
- 💬 Permite diseñar catalizadores más eficientes que reduzcan la energía necesaria para la electrólisis, abriendo la posibilidad de producir hidrógeno de manera más económica y sostenible.
- 💬 El estudio fue publicado en Science Advances y está disponible en Science Advances https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado8536.
Continúa informándote
Emojis en los mensajes de texto: claves para fortalecer la simpatía y la cercanía en la era digital
La influencia de los emojis va más allá de lo visual: nuevos estudios revelan cómo estos símbolos digitales elevan la percepción de simpatía y satisfacen necesidades emocionales en las relaciones modernas
Crean hábitats espaciales con bioplásticos que permiten el crecimiento de algas bajo condiciones marcianas
Investigadores de Harvard demuestran que las algas verdes prosperan en refugios de bioplástico bajo presiones similares a Marte, abriendo nuevas vías para hábitats autosustentables en el espacio
Descifran el genoma completo de un egipcio del Imperio Antiguo y revelan conexiones genéticas con Mesopotamia
Un equipo internacional logra secuenciar el ADN de un varón egipcio de hace 4.600 años, revelando vínculos genéticos con el norte de África y Mesopotamia
Evidencias de tráfico de productos de tiburón salen a la luz en Australia y Nueva Zelanda
Nuevas investigaciones revelan flujos ilegales de partes de tiburón en Oceanía y advierten sobre su impacto en la biodiversidad
Nuevos fósiles revelan cómo el colapso de los bosques intensificó la extinción más grande de la Tierra
La desaparición de los bosques tropicales durante la Gran Mortandad limitó el secuestro de carbono, prolongando un clima de superinvernadero en la Tierra primitiva
Continúa informándote
¿Es más eficaz tasar productos o salarios? Análisis comparativo de las políticas fiscales modernas
Analizamos ventajas y riesgos de gravar el consumo o el ingreso, comparando modelos fiscales para entender su impacto en la economía y la equidad social
Lockheed Martin propone una misión a Marte más eficiente y económica para el retorno de muestras
Lockheed Martin plantea a la NASA una solución innovadora y de precio fijo para traer a la Tierra muestras de Marte, prometiendo una drástica reducción de costos y mayor eficiencia operativa
Estudio revela que la inteligencia artificial solo simula comprensión, no entiende realmente lo que dice
Un equipo internacional advierte que los modelos de IA aciertan en definiciones, pero fallan al aplicar conceptos y solo aparentan comprender el significado real
Autoridades japonesas alertan sobre sismos y desmienten rumores de catástrofe
El gobierno de Japón advierte sobre nuevos sismos en el suroeste del país, pero llama a la calma y desmiente predicciones alarmistas de desastre mayor
Estados Unidos y China abrirán conversaciones sobre un posible acuerdo para TikTok esta semana
El gobierno de Estados Unidos abrirá esta semana conversaciones clave con China para lograr un acuerdo sobre el futuro de TikTok, según confirmó Donald Trump
Días más cortos en julio y agosto desconciertan a científicos por fenómeno inexplicable
La aceleración inesperada de la rotación terrestre hará que los días sean más cortos en julio y agosto, sin que la ciencia tenga aún una explicación clara
Autoridades emiten alerta por posible formación del ciclón Gil frente a las costas del Pacífico mexicano
Autoridades mexicanas y estadounidenses alertan sobre el posible desarrollo del ciclón Gil en el Pacífico; pronostican lluvias intensas y vigilancia especial en varios estados
Inundaciones en el río Guadalupe dejan al menos 13 fallecidos y 23 menores desaparecidas en Texas
Las inundaciones repentinas del río Guadalupe han causado 13 muertes y la desaparición de 23 menores en un campamento de Texas; continúan las labores de rescate
Alerta por nube tóxica tras el incendio en una planta de baterías de Azuqueca
Una densa nube tóxica obliga a confinar a miles de vecinos tras el incendio en una planta de baterías en Azuqueca de Henares
Científicos confirman que el hielo marino estacional predominó en el Ártico los últimos 750.000 años
Un nuevo estudio demuestra que el Ártico estuvo dominado por hielo marino estacional, no por una plataforma de hielo permanente, durante 750.000 años