Investigación de la UTEM que profundiza en las propiedades del renio aportaría a la mejora en la producción de energías limpias

Autor: UTEM|
El renio (Re) es uno de los elementos químicos más raros y escasos de la corteza terrestre. Chile presenta la mayor concentración de este elemento, bajo esta premisa, el Doctor Juan Antonio Aliaga Ancavil, investigador postdoctoral del Programa Institucional de Fomento a la Investigación, Desarrollo e Innovación (PIDi) de la Universidad Tecnológica Metropolitana, está llevando a cabo su investigación en compuestos a base de sulfuro de renio (ReS2) y el efecto de este elemento en las propiedades estructurales de otros sulfuros, especialmente el sulfuro de molibdeno (MoS2).

La investigación en relación al sulfuro de renio ha sido principalmente exploratoria, descubriéndose recientemente nuevas características estructurales, vibracionales y electrónicas, así lo recalca este investigador, quien a través de su proyecto Fondecyt Postdoctoral titulado “Síntesis de nuevos electrocatalizadores para la reacción de evolución de hidrógeno a base de Mo1-xRexS2”, busca utilizar estas nuevas propiedades del sulfuro de renio en la mejora de materiales de bajo costo como el sulfuro de molibdeno.

Para conocer detalles sobre este trabajo, conversamos con el Doctor en Química Juan Antonio Aliaga Ancavil.

¿Cuál es el origen de la investigación?

Yo vengo trabajando en sulfuros metales de transición, los cuales son compuestos laminares, siendo el sulfuro de molibdeno uno de los más estudiados. Lograr exfoliar estas láminas por métodos químicos para mejorar su actividad en diversas aplicaciones ha sido un problema científico recurrente durante los últimos 15 años. Por otro lado, el sulfuro de renio es uno de los dicalcogenuros menos estudiados y se ha descubierto que sus fuerzas de interacción entre láminas son menores al resto de los dicalcogenuros de metales de transición, lo que facilita su exfoliación. Estas características del sulfuro de renio han llamado la atención de la comunidad científica y de nuestro grupo de investigación, dada la importancia estratégica en la obtención de conocimiento sobre el renio, ya que más de la mitad de la concentración mundial está en Chile.

¿Cuál es el tema central de su línea investigativa?

El tema central de esta línea investigativa es la obtención de hidrógeno molecular a un menor costo energético, mediante la optimización estructural de electrocatalizadores a base de ReS2 y MoS2. Este proceso denominado “Reacción de Evolución de Hidrógeno”, más conocido por su sigla en inglés HER, ha mostrado ser una de las herramientas tecnológicas más importantes en la producción electroquímica de hidrógeno, estableciéndose como una atractiva alternativa a la producción de energías limpias y renovables, reemplazando las fuentes de energía fósil.

El platino es uno de los electrocatalizadores más eficientes y ampliamente usados para este fin. Sin embargo, la producción de hidrógeno en gran escala requiere encontrar catalizadores libres de platino con propiedades electro-catalíticas comparables pero de menor costo. En este contexto, algunas nanoestructuras a base de metales no-nobles como el sulfuro de wolframio (WS2) y el sulfuro de molibdeno, han llamado extensivamente la atención como electrocatalizadores de bajo costo para procesos HER.

El MoS2 se ha considerado como uno de los candidatos más promisorios, debido a su excelente actividad electro-catalítica. Recientemente se ha descubierto que el ReS2 posee una electroactividad considerablemente superior a la del sulfuro de molibdeno, pero su uso resulta tan costoso como el platino. Por esta razón se considera esencial desarrollar nuevos electrocatalizadores altamente activos de sulfuro de molibdeno dopados con renio.

¿Qué aplicaciones podría tener la utilización del sulfuro de renio?

Las aplicaciones que podrían tener los resultados de esta investigación se relacionan principalmente con el campo de las energías limpias, mediante la obtención de nuevos electro-catalizadores para la reacción de evolución de hidrógeno (HER), extendiéndose el uso de estos catalizadores en la purificación de gasolinas.

¿Cuál es el problema científico que enfrentará en su investigación?

El problema científico a enfrentar consiste en desarrollar estrategias sintéticas adecuadas para producir en forma reproducible y con buen rendimiento sulfuro de molibdeno uniformemente dopado con renio. Específicamente, se propone investigar la síntesis, propiedades y la actividad HER de compuestos híbridos del tipo Mo1-xRexS2, buscando obtener productos que teniendo un alto contenido de molibdeno presenten propiedades similares a las del sulfuro de renio.

De esta forma la investigación se encuentra en una fase actual de síntesis, en la cual el Doctor Juan Antonio Aliaga está desarrollando el diseño de la síntesis de los compuestos con el propósito de comprenderlo de manera efectiva y luego desarrollar la aplicación.

El investigador busca poder dar a conocer la importancia que tiene el renio en Chile, considerando la escasa documentación teórica y experimental existente. Asimismo, el Doctor hace énfasis y agradece el apoyo brindado por la UTEM a la hora de generar los espacios necesarios para este tipo de estudios y valora el trabajo colaborativo entre distintas disciplinas que se genera en el PIDi.

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