Un paso más cerca del hidrógeno renovable gracias a un catalizador nuevo y prometedor
Las tecnologías energéticas del futuro podrían emplear hidrógeno como vector energético y podría utilizarse desde en vehículos, como coches, barcos y trenes, hasta en hogares y procesos industriales. El hidrógeno producido a partir de fuentes de energía renovable es un combustible limpio, ya que su transformación en una pila de combustible solo genera agua como residuo. La energía solar puede almacenarse en forma de combustible de hidrógeno al disociar el agua en hidrógeno y oxígeno a través de la electrólisis. La reacción de evolución del oxígeno (OER, por sus siglas en inglés), que constituye la reacción básica en este proceso, requiere catalizadores. Para poder producir hidrógeno solar a gran escala, será necesario desarrollar catalizadores eficientes y robustos con materiales baratos.
Un rendimiento diez veces mayor
El proyecto FANOEC (Fundamentals and Applications of Inorganic Oxygen Evolution Catalysts), que contó con el respaldo del Consejo Europeo de Investigación (CEI), ha posibilitado nuevas oportunidades en este campo al identificar un catalizador que cumple con todas las necesidades. «Descubrimos un catalizador bifuncional de hierro y níquel con un rendimiento aproximadamente diez veces mayor que el del catalizador de referencia», explica Xile Hu, catedrático de Química en el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana e investigador principal de FANOEC. Este catalizador recién descubierto puede prepararse fácilmente y tiene estabilidad a largo plazo. Además, su mecanismo bifuncional, que involucra dos centros activos cooperativos, aumenta su actividad catalizadora, lo que mejora su rendimiento general.
Una mayor comprensión
Hace bastante tiempo que se sabe que los óxidos metálicos podrían actuar como catalizadores de la OER, aunque aún se desconoce en gran medida cómo funcionan exactamente. El equipo de FANOEC ha proporcionado una mayor comprensión de la OER en óxidos metálicos a nivel molecular y, a partir de esta información, ha logrado diseñar unos catalizadores mejores: «El trabajo del proyecto ha permitido desarrollar algunos de los mejores catalizadores que podrían emplearse en dispositivos futuros», comenta Hu. Para lograrlo, el equipo creó varias herramientas a fin de mejorar la comprensión del funcionamiento molecular de los catalizadores OER y, a partir de estos conocimientos, diseñó nuevos métodos de síntesis y describió principios de diseño básico de catalizadores OER eficientes.
Dispositivos de nueva generación
Los resultados del proyecto abren el camino para mejorar los electrolizadores y, en último término, hacerlos aptos para su desarrollo a gran escala. Estos dispositivos de disociación del agua aún son muy caros y difíciles de escalar, comenta Hu. El proyecto ha contribuido de manera importante a superar estos obstáculos: «Proporciona conocimientos e incluso un catalizador potencial para su uso en electrolizadores de nueva generación». Junto con sus colaboradores, Hu investiga actualmente nuevos métodos para integrar catalizadores en electrolizadores y desarrollar dispositivos más eficientes. Así las cosas, todavía queda mucho trabajo por hacer antes de poder ver en el mercado combustibles de hidrógeno renovable. Hu comenta: «Para hacer realidad la producción de hidrógeno a gran escala y sin emisiones de carbono, se necesitan más estudios y una mayor optimización del sistema, así como colaboraciones entre el mundo académico y la industria».
Palabras clave
FANOEC, combustible de hidrógeno, reacción de evolución del oxígeno, OER, catalizador, óxido metálico, energía solar, electrolizador
