El hidrógeno se perfila como un prometedor vector químico y energético para descarbonizar nuestra sociedad. A diferencia de los combustibles convencionales, el uso del hidrógeno como combustible no genera dióxido de carbono.
La electrólisis del agua como solución
La electrólisis del agua se presenta como una solución viable para generar hidrógeno verde utilizando energías renovables y electricidad limpia. Este proceso requiere catalizadores catódicos y anódicos para acelerar las reacciones de descomposición y recombinación del agua en hidrógeno y oxígeno, respectivamente.
Avances en la tecnología de electrólisis
Hasta la fecha, la tecnología de electrólisis del agua ha requerido catalizadores basados en elementos escasos y raros, como el platino y el iridio. Sin embargo, un equipo de científicos ha dado un paso crucial al desarrollar una nueva forma de conferir actividad y estabilidad a un catalizador sin iridio, aprovechando propiedades del agua hasta ahora inexploradas.
Según El Periódico de la Energía, el nuevo catalizador logra, por primera vez, estabilidad en la electrólisis de agua PEM en condiciones industriales sin el uso de iridio. El equipo del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) ha ideado un nuevo enfoque en el diseño de catalizadores sin iridio, logrando actividad y estabilidad en medios ácidos utilizando cobalto, un material mucho más abundante y económico.
Desarrollo del proceso
El proceso consiste en un método de deslaminación que intercambia parte del material por agua, creando un catalizador que se presenta como una alternativa viable a los basados en iridio. Para obtener este catalizador, el equipo trabajó con óxido de cobalto-tungsteno (CoWO4) y diseñó un proceso de deslaminación en soluciones acuosas básicas, eliminando los óxidos de tungsteno y reemplazándolos con agua y grupos hidroxilo.
- El equipo pudo evaluar la presencia de agua atrapada y grupos hidroxilo, y entender su papel en la actividad y estabilidad del catalizador para la descomposición del agua en condiciones ácidas.
- Este nuevo conocimiento permitió al equipo trabajar estrechamente con expertos en modelado de catalizadores, comprendiendo cómo los materiales deslaminados protegidos por agua no solo están termodinámicamente protegidos contra la disolución, sino que también son altamente activos.
Rendimiento y futuro del catalizador
El rendimiento inicial del catalizador deslaminado en un reactor PEM fue notable, logrando una actividad y estabilidad superiores a las de cualquier trabajo anterior, alcanzando una densidad de corriente de 1 A/cm² y más de 600 horas de estabilidad. Estos resultados representan un gran paso hacia la producción de hidrógeno ecológico sin depender de elementos escasos como el iridio.
El equipo ha solicitado una patente y tiene como objetivo escalar la producción a niveles industriales. Sin embargo, son conscientes de los retos que entraña, como el origen problemático del cobalto. Por ello, están trabajando en alternativas basadas en manganeso, níquel y otros materiales.
A pesar de los desafíos, el equipo está decidido a seguir avanzando en esta dirección y contribuir a las energías renovables para luchar contra el cambio climático.
En palabras de Ranit Ram, primer autor del estudio: «Siempre he querido avanzar en las energías renovables porque ayudará a nuestra comunidad humana a luchar contra el cambio climático. Creo que nuestros estudios han aportado un pequeño paso en la dirección correcta«.