TECNOLOGÍA. El hidrógeno verde cambia el agua por el iridio

El hidrógeno verde cambia el agua por el iridio

 

El hidrógeno es más prometedor cuando se produce mediante métodos ecológicos

El hidrógeno es muy prometedor como fuente de combustible potente y limpia, siempre y cuando el proceso que lo crea también sea ecológico. Un nuevo informe muestra lo difícil que podría ser llegar al hidrógeno verdaderamente verde, mientras que un nuevo estudio elimina una barrera para su creación.

24 junio 2024.- Según un artículo publicado en la revista Nature Energy , por la investigadora Kiane de Kleijne de la Universidad de Radboud y la Universidad Tecnológica de Eindhoven en los Países Bajos, la producción de hidrógeno a menudo conduce a ganancias en dióxido de carbono (CO2) atmosférico. Esto se debe sólo en parte a que una parte proviene de la producción de gas natural.

Hay formas más ecológicas de producir hidrógeno, como utilizar la energía solar o eólica para impulsar el proceso que lo separa de las moléculas de agua, pero De Kleijne sostiene que en tales casos, se debe considerar la huella de carbono de la creación de esas instalaciones. Lo mismo ocurre con el hecho de que la energía verde es más eficaz en lugares con mucho sol y viento como África o Brasil, lo que significa que el hidrógeno producido allí debe transportarse al resto del mundo para su uso, lo que, una vez más, aumenta su huella de carbono.

"Si se analiza todo el ciclo de vida de esta manera, el hidrógeno verde a menudo, pero ciertamente no siempre, conduce a ganancias de CO2", dijo De Kliejne. "Las ganancias de CO2 suelen ser mayores cuando se utiliza energía eólica que solar. Esto mejorará aún más en el futuro, ya que se utilizará más energía renovable para fabricar turbinas eólicas, paneles solares y acero para el electrolizador, por ejemplo".

Ahora, un nuevo avance en un popular proceso de producción de hidrógeno llamado membrana de intercambio de protones (PEM) puede ayudar.

PEM es un proceso de electrólisis del agua que separa el hidrógeno de las moléculas de agua. Aparte del costo del carbono de la electricidad que impulsa el proceso, PEM se considera una tecnología verde porque su única producción es oxígeno, en lugar de dióxido de carbono. El problema es que el iridio es uno de los únicos elementos que puede resistir el duro ambiente ácido en el que se separan las moléculas de agua. Y el iridio es muy difícil de encontrar, ya que es uno de los metales más raros de la Tierra, por lo que es difícil crear instalaciones PEM a escala.

Un nuevo catalizador revela el poder oculto del agua para la generación de hidrógeno verde

Básicamente, los investigadores del ICFO crearon un catalizador anódico a partir de elementos más comunes: cobalto y tungsteno. Pero para proteger el ánodo de la degradación prevista por el proceso de electrólisis, dieron un giro único al impregnar un óxido de cobalto-tungsteno con agua, la misma sustancia en la que está hecho para funcionar.

El resultado fue que durante el proceso de electrólisis, a medida que el nuevo ánodo se degradaba al perder material, agua e hidróxido (dos compuestos prevalentes en el proceso) se apresuraban a llenar los agujeros que dejaba. El resultado fue una especie de escudo acuoso que impedía que el ánodo se degradara demasiado rápido.

En las pruebas realizadas con un reactor PEM, el nuevo material tuvo un rendimiento admirable.

Si bien los investigadores admiten que la nueva aleación impregnada de agua no permanece estable tanto tiempo como los ánodos actuales, dicen que el hallazgo lo compensa al demostrar un enfoque PEM eficiente que no depende de metales escasos. De hecho, el equipo dice que el proceso podría incluso funcionar con otros materiales, lo cual es deseable porque el cobalto a menudo se obtiene de minas que utilizan mano de obra infantil .

"El cobalto, al ser más abundante que el iridio, sigue siendo un material muy preocupante teniendo en cuenta de dónde se obtiene", afirmó el participante del estudio y profesor del ICFO, García de Arquer. "Por eso estamos trabajando en alternativas basadas en manganeso, níquel y muchos otros otros materiales. Repasaremos toda la tabla periódica, si es necesario. Y vamos a explorar y probar con ellos esta nueva estrategia para diseñar catalizadores que hemos informado en nuestro estudio”.

El estudio PEM ha sido publicado en la revista Science .