Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han participado en un estudio internacional que ha logrado un compuesto capaz de conseguir generar hidrógeno verde usando diez veces menos iridio, un metal de transición ultraescaso y muy caro. Los resultados se han publicado en la revista Advanced Energy Materials.

El hidrógeno verde es el que se obtiene por electrólisis de agua utilizando energías renovables, y se espera que facilite la transición a una sociedad descarbonizada. Para conseguir este hidrógeno se necesitan electrolizadores, como los llamados 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. Uno de esos materiales es el iridio “que no solo es caro, sino que es uno de los materiales más escasos y peor distribuidos”, añade.

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”.

Por su parte, María Retuerto, científica en el ICP y también autora del estudio, añade: “Esto abre la puerta a otros materiales similares y escalables”.

El proceso por el que funciona este compuesto y sus derivados lo han explicado los mismos equipos en otro artículo, publicado en Nature Communications a finales de 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.

PLANTA PILOTO PARA GENERAR HIDRÓGENO VERDE MEDIANTE MICROONDAS

Por otro lado, el CSIC, la Universitat Politècnica de València (UPV) y la empresa Sener suscribieron en julio un acuerdo para desarrollar una planta piloto de generación de hidrógeno verde, basada en una tecnología disruptiva desarrollada por un equipo de investigadores del Instituto de Aplicaciones de las Tecnologías de la Información y de las Comunicaciones Avanzadas (ITACA, UPV) y del Instituto de Tecnología Química (ITQ, CSIC-UPV).

Después de casi diez años de investigación colaborativa, la tecnología desarrollada por este equipo del CSIC y la UPV permite generar hidrógeno verde mediante microondas. Este avance revolucionario se basa en el fenómeno de la reducción por microondas de materiales sólidos a temperaturas inusualmente bajas, comparadas con otras tecnologías, que fue publicado en 2020 en la revista Nature Energy.

La tecnología, protegida a nivel internacional a través de una familia de patentes, permite realizar procesos electroquímicos directamente sin necesidad de electrodos, lo que simplifica y abarata sustancialmente su aplicación práctica. Esto se logra gracias a la libertad en el diseño de la arquitectura del dispositivo y en la elección de las condiciones de operación (principalmente la temperatura). Estos factores permiten una mayor flexibilidad y eficiencia en el proceso de generación de hidrógeno. Su desarrollo generó un gran impacto a nivel internacional, posicionando al CSIC y la UPV como líderes internacionales en esta tecnología.

El acuerdo suscrito permitirá desarrollar una planta piloto para determinar los costes de explotación comercial de esta tecnología, con miras a su posible implantación industrial.

^Referencia:

^{Jorge Torrero, Tobias Morawietz, Daniel García Sanchez, Dmitry Galyamin, Maria Retuerto, Vlad Martin-Diaconescu, Sergio Rojas, José Antonio Alonso, Aldo Saul Gago, Kaspar Andreas Friedrich. High Performance and Durable Anode with 10-Fold Reduction of Iridium Loading for Proton Exchange Membrane Water Electrolysis. Advanced Energy Materials. DOI: 10.1002/aenm.202204169}