Pero recientes investigaciones realizadas en la Universidad de Tohoku en Japón abren una puerta realista: una estrategia de reconstrucción superficial que permite fabricar cátodos de metales no nobles, duraderos y mucho más asequibles.
Cómo funciona la estrategia de reconstrucción superficial
Imaginemos una pared vieja: si la recubrimos con un nuevo acabado, su base puede seguir siendo la misma, pero su superficie, lo que vemos y con lo que interactuamos, cambia completamente. Algo parecido ocurre en esta nueva estrategia. Los científicos modifican un material conocido como fosfuro de cobalto (CoP) introduciendo flúor en su estructura.
Este pequeño ajuste provoca que, bajo condiciones de reacción, los enlaces de fósforo y cobalto se rompan, generando sitios de cobalto metálico amorfo en la superficie. Esos nuevos sitios son como obreros energéticos que trabajan mucho más rápido y eficientemente para producir hidrógeno a través de la reacción de evolución de hidrógeno (HER).
Transición de laboratorio a aplicaciones comerciales
El verdadero logro de este trabajo no está sólo en la ciencia básica, sino en que demostraron el funcionamiento de esta estrategia en dispositivos reales. Los investigadores escalaron su sistema desde pequeños montajes de 0,2 cm² hasta electrólisis PEM comerciales de 38 cm².
Gracias a técnicas avanzadas como espectroscopía de absorción de rayos X (XAS) y espectroscopía Raman, confirmaron que esta reconstrucción superficial efectivamente creaba sitios activos altamente eficientes. La eficiencia obtenida fue tan notable que su costo estimado de producción de hidrógeno (¢ 2,17 por kg de H2) queda prácticamente alineado con el objetivo marcado por el Departamento de Energía de EE.UU. para 2026 (¢ 2,00/kg).
El impacto de una producción más barata y eficiente de hidrógeno
Para visualizar el impacto, pensemos en una planta industrial. Con los cátodos tradicionales, el costo de producir hidrógeno era como llenar un balde de agua usando una cucharita. Con esta nueva tecnología, es como hacerlo con una manguera a presión.
Esta innovación no solo abarata los costos, sino que también mejora la sostenibilidad. Al reemplazar metales preciosos como el platino o el iridio, disminuye la dependencia de materiales escasos y costosos. Además, la durabilidad de más de 300 horas a 76 W indica una estabilidad importante bajo condiciones ácidas exigentes, propias de los PEM comerciales.
Una plataforma para futuras investigaciones
Este avance también allana el camino para explorar nuevos catalizadores de metales de transición, abriendo un abanico de posibilidades. Como quien descubre un nuevo tipo de cimiento más barato y resistente, los científicos ahora pueden construir mejores «edificios energéticos» con menos limitaciones.
La aplicación de estrategias de reconstrucción superficial podría aplicarse a otros sistemas de electrólisis o a reacciones catalíticas en general, amplificando su relevancia en industrias como la química fina, la producción de amoníaco verde o la refinación de combustibles.
¿Qué sigue para esta tecnología?
Aunque la investigación ha demostrado éxito en escalas comerciales pequeñas, el siguiente paso será la ampliación a electrólisis industriales de gran escala. La colaboración entre centros de investigación y la industria será crucial para adaptar los procesos de fabricación y reducir los costos aún más.
El hidrógeno verde se perfila como un pilar clave de la transición energética global. Y soluciones como esta, basadas en la ciencia de materiales y la ingeniería de interfaces, son los empujones necesarios para convertir lo que hoy es una promesa en una realidad al alcance de todos.
☞ El artículo completo original de Natalia Polo lo puedes ver aquí
No hay comentarios.:
Publicar un comentario