Ver: Primer vídeo a nanoescala de átomos de hidrógeno y oxígeno formando agua
Todos conocemos la ecuación básica: hidrógeno más oxígeno es igual a agua. Ahora, los científicos han ido un paso más allá y han grabado el primer vídeo a escala molecular de esta emblemática reacción. Este avance podría allanar el camino a métodos innovadores para producir grandes cantidades de agua potable.
El paladio, un elemento raro, es un catalizador muy eficaz para convertir hidrógeno y oxígeno gaseosos en agua, pero hasta ahora no se conocían los detalles de su proceso de reacción. Un equipo de la Universidad Northwestern empleó una técnica avanzada para observar la reacción con todo detalle molecular.
Colocaron muestras de paladio dentro de nanoreactores, diseñados como diminutos panales y sellados con una membrana de vidrio ultrafina. Cuando se introdujeron los gases, la reacción se monitorizó mediante microscopios electrónicos de transmisión de alto vacío.
Los átomos de hidrógeno penetran en el paladio, expandiendo el metal y formando diminutas burbujas de agua
Con esta nueva y poderosa perspectiva, el equipo observó que los átomos de hidrógeno penetran en el paladio, haciendo que el metal se expanda al separarse sus átomos. Y lo que es aún más emocionante, observaron cómo se formaban diminutas burbujas de agua en la superficie del paladio.
«Creemos que puede tratarse de la burbuja más pequeña jamás observada directamente», explica Yukun Liu, autor principal del estudio. «No era lo que esperábamos, pero por suerte lo grabamos para demostrar que no estábamos imaginando cosas».
El vídeo resultante ofrece una visión a nanoescala sin precedentes de esta reacción que todos aprendimos en la escuela. Más allá de su atractivo visual, el estudio tiene potenciales aplicaciones prácticas.
Mediante pruebas adicionales, el equipo descubrió la secuencia más eficiente para la producción de agua en el paladio: introducir primero el hidrógeno, seguido del oxígeno, conducía a la reacción más rápida. Los átomos de hidrógeno entran en el paladio y se combinan con el oxígeno de la superficie para crear agua.
Este avance podría inspirar métodos escalables para la generación de agua. Una posible aplicación podría consistir en cargar láminas de paladio con hidrógeno, colocarlas en naves espaciales y producir agua potable simplemente añadiendo oxígeno cuando sea necesario.
«El paladio puede parecer caro, pero es reciclable», señala Liu. «Nuestro proceso no consume el paladio en sí. Sólo se consume el gas, y el hidrógeno es el elemento más abundante del universo. Tras la reacción, la plataforma de paladio puede reutilizarse repetidamente».
Aunque aún falta mucho para que esta tecnología se aplique en la práctica, es prometedora para futuros sistemas de generación de agua a demanda, ya que responde a una necesidad vital tanto en la Tierra como, potencialmente, más allá de ella.
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