La producción de hidrógeno a un precio razonable y con menor coste ambiental es una de las líneas de investigación más importantes en la actualidad, porque este vector energético puede ser clave en la descarbonización de la sociedad. El hecho de que haya un buen número de grupos de investigación trabajando sobre lo mismo tiene sus resultados, como ha demostrado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, que acaba de presentar un material que revolucionará la producción de hidrógeno.
Este nuevo material cuenta con ventajas evidentes para abaratar la generación de hidrógeno, mediante un proceso de electrólisis con energías renovables. Y va ser clave en la nueva generación de electrolizadores PEM (Proton Exchange Membrane, en inglés), que “funcionan muy bien, son eficientes, pero son muy caros por los materiales que usan”, explica Sergio Rojas, investigador del CSIC en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP) y uno de los autores del estudio.
Por qué se abarata la producción de hidrógeno con este nuevo material
El nuevo material desarrollado por el CSIC consigue abaratar la producción de hidrógeno porque emplea diez veces menos iridio, un metal de transición ultraescaso y muy caro. Actualmente, una onza troy (unidad de medida usada en metales preciosos que equivale a 32,15 gramos) cuesta 4.600 dólares, de acuerdo con Johnson Matthey, empresa líder en el sector. Por esto, los investigadores han diseñado un óxido metálico, un compuesto (catalizador) con 10 veces menos iridio respecto al que se usa en nivel comercial (de 2 miligramos por centímetro cuadrado han pasado a 0,2) y han logrado el mismo rendimiento.
“Hemos reducido por diez el coste del catalizador”, señala José Antonio Alonso, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) y también autor del trabajo. Destaca cómo este estudio “demuestra la importancia de la investigación fundamental como paso previo a la aplicada: este compuesto lo obtuvimos hace diez años, pero hasta ahora no le habíamos encontrado una aplicación”.
Qué otras ventajas presenta este material para la producción de hidrógeno
María Retuerto, científica en el ICP y también autora del estudio, añade: “Esto abre la puerta a otros materiales similares y escalables”. La escalabilidad de este compuesto concreto es compleja porque necesita un horno con 200 bares de presión de oxígeno, una máquina rara ubicada en el ICMM y que usa Alonso. Pero la investigadora es optimista: “Estos materiales de iridio parte de un compuesto de partida cuya superficie se modifica en la reacción; lo que estamos viendo ahora es que a lo mejor no necesitamos tener exactamente ese compuesto de partida. Podemos tener algo muy similar y al final la reestructuración de la superficie nos da una actividad catalítica igual”.
“Cuando hablamos de escalado hablamos de producir varias toneladas, de producir de manera masiva”, recuerda Rojas, que aun así destaca este compuesto como “un precursor de un catalizador” gracias al que se están logrando otros compuestos. De hecho, varias empresas se han mostrado ya interesadas, como Johnson Matthey.
El proceso por el que funciona este compuesto y sus derivados lo han explicado los mismos equipos en otroartículo, publicado en Nature Communications a finales del 2022, donde ya defendían lo que ahora han demostrado: que sí era posible bajar el nivel de Iridio de los catalizadores usados en la electrólisis PEM: “Pese a que la electrólisis alcalina es la técnica más desarrollada, la tecnología PEM es muy rápida y es capaz de producir grandes cantidades de hidrógeno de alta pureza. De momento exige iridio en su ánodo y ese es el gran problema para introducir la tecnología a mayor escala en el mercado”, zanja Retuerto.
