Y un equipo de investigadores surcoreanos creen haber dado con la clave para acercarnos a esa nueva era del hidrógeno verde: un nuevo material que promete revolucionar la producción de energía.
Cuestión de colores. El hidrógeno es extremadamente abundante en el universo, pero tiene un problema: encontrarlo sin estar combinado con otros elementos es muy difícil. Es un elemento que tiene una gran facilidad para combinarse y, para usarlo como fuente de energía, es necesario separarlo de esos otros elementos. Hay varias formas de hacerlo, pero si empleamos como fuente de energía las renovables, podemos lograr lo que se conoce como ‘hidrógeno verde’.
Los catalizadores. Mediante la técnica de electrólisis, se separa el hidrógeno del agua. Para que el hidrógeno sea “verde” es necesario que, en ese proceso, utilicemos energía solar, eólica o hidroeléctrica como fuente de energía. También un elemento que funciona como catalizador, elementos que aceleran las reacciones químicas necesarias para separar el hidrógeno del elemento al que esté unido.
Cuanto mejor sea el catalizador, más rápido se produce la reacción, haciendo que el proceso sea más eficiente en tiempo y recursos. El problema es que suelen ser caros debido a la presencia de metales preciosos, lo que los convierte en poco accesibles y, además, tienen un alto impacto ambiental porque estos metales se extraen de la minería, algunos como parte de tierras raras.
Sin metales preciosos. Es por eso que hay investigadores experimentando con catalizadores basados en metales de transición, materiales no metálicos (como el grafeno) y otros que combinan elementos como rutenio, silicio y tungsteno. Precisamente, el rutenio es el ingrediente principal del nuevo catalizador que están desarrollando en el Grupo de Metrología de Materiales Emergentes del Instituto de Investigación de Normas y Ciencia de Corea (o KRISS).
El equipo tenía un catalizador con una estructura de dióxido de molibdeno con níquel-molibdeno y se dieron cuenta de que, si bien el MoO₂ tenía una alta conductividad eléctrica, haciendo que fuera ideal para el proceso de electrólisis, mostraba una alta degradación en ambientes alcalinos. Tenían claro que tenían que investigar la vía del MoO₂-Ni₄Mo como catalizador, pero no en su estado actual.
Ejemplo del proceso de electrólisis para separar el hidrógeno del oxígeno Escudo de rutenio. Ahí es cuando decidieron echar el ojo al rutenio. Introdujeron una pequeña cantidad de este elemento en la estructura de MoO₂-Ni₄Mo y se dieron cuenta de que, con nanpoartículas de rutenio de un tamaño inferior a los tres nanómetros, se formaba una capa delgada en la superficie de los catalizadores.
Impacto. Esto funciona como un escudo que previene la degradación, mejorando la durabilidad. ¿Cuánto? Según sus evaluaciones, el nuevo catalizador presenta una durabilidad cuatro veces mayor y es capaz de durar seis veces más en actividad si se compara con otros materiales comerciales existentes. Todo ello sin necesidad de usar metales raros o preciosos en el proceso.
Además, combinaron el nuevo catalizador con un sistema fotovoltaico que utiliza celdas solares de perovskita-silicio, logrando una eficiencia de conversión de 22,8% de energía solar a hidrógeno. Es un resultado prometedor porque demuestra que este nuevo catalizador no sólo es resistente y accesible, sino eficiente.
Bolsillo. El problema del hidrógeno verde es que, si bien es un elemento fundamental en nuestro camino hacia la descarbonización, su primera tasación no ha sido demasiado alentadora. En diciembre del año pasado se lanzó el primer índice ibérico del precio del hidrógeno renovable. Bautizado como MIBGAS, el precio de salida fue de 148,36 €/MWh. Por comparar, el del gas natural era de unos 45,83 €/MWh.
No fue algo alentador, pero sí algo completamente normal debido al coste de producción actual del hidrógeno. No sólo hay que hablar de la infraestructura (con todo el sistema no sólo de electrólisis, sino también de placas solares para alimentar el proceso), así como el propio coste de los catalizadores. Es por eso que, catalizadores más baratos que mantengan una alta eficiencia allanan el camino a la extracción de hidrógeno verde a un precio más comedido.
Mirando al mar. Desde el KRISS se muestran confiados con sus logros porque ese nuevo catalizador no sólo ha marcado con un punto verde los apartados de precio, eficiencia y durabilidad, sino que está superando las expectativas. Sun Hwa Park es la investigadora principal del equipo y ha comentado que estos catalizadores también están demostrando una alta estabilidad en agua salina.
“Actualmente, la producción de hidrógeno verde requiere agua purificada, pero el uso de agua de mar real podría reducir sustancialmente los costos asociados con la desalinización. Planeamos continuar nuestra investigación en esta área”. Será el próximo reto de un equipo que no está solo en esto, ya que hay otros equipos y universidades que se han propuesto exactamente lo mismo: utilizar nuevos compuestos y metales de transición para reducir la dependencia de metales preciosos en los catalizadores.
Ahora bien, todo apunta a que es algo que tardará en afianzarse y, sin ir más lejos, ahí tenemos el precio de la energía solar y lo mucho que ha bajado cuando se ha popularizado la tecnología.
Imágenes | KRISS, Iberdrola, Department of Energy and Wood Mackenzie
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La noticia Más barato, duradero y ecológico: un nuevo material con ayuda del rutenio quiere cambiar las reglas del hidrógeno verde fue publicada originalmente en Xataka por Alejandro Alcolea .
☞ El artículo completo original de Alejandro Alcolea lo puedes ver aquí
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