Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto una forma de producir hidrógeno que podría poner fin a una de sus principales limitaciones para despegar como alternativa limpia frente a los combustibles fósiles: su elevado precio.
La clave es el descubrimiento de un compuesto capaz de generar hidrógeno verde utilizando diez veces menos iridio del habitual en el proceso, un metal de transición extremadamente escaso y costoso.
Un compuesto que abarata el catalizador “hasta diez veces”
De toda ‘la paleta de colores’ posible a la hora de hablar de producción de hidrógeno, cuando hablamos de hidrógeno verde, nos referimos al que ha sido obtenido a partir de energías renovables sin generar emisiones contaminantes mediante la electrólisis del agua.
En el sector energético muchos actores contemplan al hidrógeno verde como un futuro sustituto del gas natural, pero aún tiene algunas limitaciones importantes que le impiden despegar. En este sentido, además de la falta de infraestructura, la complejidad del proceso es uno de los aspectos que encarece el precio final.
Ejemplo de ello son los electrolizadores que requiere la producción de hidrógeno verde, como los denominados ‘PEM’ (siglas de Proton Exchange Membrane).
Según el investigador del CSIC en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP), Sergio Rojas, estos “funcionan muy bien, son eficientes, pero son muy caros por los materiales que usan”. Uno de ellos es el iridio “que no solo es caro, sino que es uno de los materiales más escasos y peor distribuidos de la Tierra”.
En la actualidad, el iridio tiene un precio desorbitado de alrededor de 4.600 dólares (4.172 euros) por onza troy (unidad de medida usada en metales preciosos que equivale a unos 32,15 gramos), según una de las empresas líderes en el sector, Johnson Matthey.
Para abordar este desafío, los investigadores del CSIC han diseñado un óxido metálico, un catalizador compuesto por diez veces menos iridio respecto al que se usa a 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", dice el investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) José Antonio Alonso, quien destaca la importancia de la investigación fundamental como paso previo a la aplicada en este descubrimiento: “este compuesto lo obtuvimos hace diez años, pero hasta ahora no le habíamos encontrado una aplicación”.
Otra investigadora, María Retuerto (científica en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC), señala además que este descubrimiento “abre la puerta a otros materiales similares y escalables”.
Pese a que la escalabilidad de este compuesto en particular es compleja debido a los requisitos de un horno especializado con 200 bares de presión de oxígeno, los investigadores son optimistas y sugieren que es probable “que no se necesite tener exactamente el mismo compuesto inicial”.
En definitiva, la reestructuración de la superficie del catalizador podría permitir el uso de materiales muy similares con una actividad catalítica igualmente efectiva. Además, destaca la importancia de la posibilidad del escalado en la producción masiva de estos materiales.
A medida que la industria del hidrógeno verde busca producir grandes cantidades de manera rentable, el compuesto (óxido metálico) se presenta como un precursor de catalizadores que están demostrando ser prometedores. De hecho, desde el CSIC aseguran que empresas como Johnson Matthey ya han mostrado su interés en esta tecnología.
A finales de 2022, los mismos equipos de investigación ya avanzaron el proceso detrás de este compuesto y sus derivados en Nature Communications, y demostraron la posibilidad de reducir el nivel de iridio en los catalizadores utilizados en la electrólisis PEM.
El nuevo descubrimiento realizado por los investigadores del CSIC representa un avance significativo en la producción de hidrógeno verde y muestra el potencial de la investigación científica fundamental para impulsar la industria del hidrógeno.
