La división directa del hielo en H₂ y O₂ habilitada por la alta conductividad iónica

Área de la Ciencia:

• La electroquímica
• Ciencias de los materiales
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• La división molecular de H2O (agua) es crucial para la conversión y el almacenamiento de energía.
• Si bien se ha establecido la división del agua líquida, la descomposición del hielo en estado sólido sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la división directa del hielo a temperaturas bajo cero.
• Investigar el hielo como electrolito sólido para aplicaciones electroquímicas.
• Explorar nuevas vías para la conversión y almacenamiento de energía utilizando hielo.

Principales métodos:

• Análisis electroquímico del hielo en estado sólido.
• Medición de la conducción de protones e hidróxido en el hielo.
• Mediciones de la densidad de tensión y corriente para la división del hielo.
• Cálculos de eficiencia energética a temperaturas bajo cero.

Principales resultados:

• Se ha demostrado el éxito de la división directa del hielo a temperaturas tan bajas como -40 °C.
• El hielo funciona como un electrolito sólido de alto rendimiento para la conducción de protones e hidróxido.
• La movilidad de los protones en el hielo es 1-2 órdenes de magnitud mayor que en el agua líquida.
• La división del hielo se logra a 2,18 V con una eficiencia energética de ~70% a -10 °C.
• Elusión de los problemas de cruce de hidrógeno inherentes a la división del agua líquida.

Conclusiones:

• El hielo se puede dividir directamente electroquímicamente a temperaturas bajo cero, abriendo nuevas vías de conversión de energía.
• El hielo sirve como un electrolito sólido eficaz, superando al agua líquida en términos de movilidad de protones y evitando el cruce de hidrógeno.
• Estos hallazgos ofrecen nuevos conocimientos sobre los procesos electroquímicos en el hielo y presentan oportunidades para soluciones de almacenamiento de energía a baja temperatura.