Según un estudio publicado en Nature Catalysis, los investigadores delCentro Rikenpara la Ciencia de los Recursos Sostenibles, en Japón, han encontrado un método más sostenible y eficiente para producir hidrógeno verde a partir del agua.
El equipo de investigadores ha empleado cobalto y manganeso en la electrólisis, en lugar de materiales de tierras raras (rare-earth) para producir el hidrógeno verde que se necesita en las pilas de combustible y en las industrias de fertilizantes agrícolas.
La investigación señala que “el hidrógeno es un componente clave en la fabricación de amoníaco, materia prima fundamental en casi todos los fertilizantes sintéticos, y actualmente, las unidades de producción de amoníaco utilizan combustibles fósiles para generar hidrógeno gris, debido a que el verde, a partir de electrólisis, es costoso y no sostenible para las empresas.
Los materiales de tierras raras, como el platino y el iridio, son los catalizadores más activos para la electrólisis del agua, pero resultan costosos debido a su escasa presencia en la naturaleza. Se necesitaría una producción de iridio de unos 800 años para cambiar la tierra por el combustible de hidrógeno.
Por otra parte, los metales abundantes, como el hierro y el níquel, no son lo suficientemente activos y se disuelven inmediatamente en el entorno de la electrólisis ácida dura.
Ryuhei Nakamura, líder de la investigación, señala que «se debe principalmente a la escasez de buenos catalizadores. Debe ser muy activo, además de ser capaz de soportar el duro entorno ácido. Si no es así, la cantidad de electricidad necesaria para que la reacción produzca una cantidad determinada de hidrógeno se dispara, y también el costo».
Resultados prometedores
El equipo investigó los óxidos de cobalto y manganeso para encontrar un catalizador óptimo: los óxidos de cobalto resultaron ser activos, pero se corroían rápidamente en un entorno ácido, y los de manganeso resultaron estables, pero no activos.
El equipo los combinó para utilizar sus propiedades beneficiosas y encontrar un catalizador adecuado para la electrólisis. También era necesaria una alta densidad de corriente para emplearlo en la producción industrial de hidrógeno verde.
Los investigadores descubrieron un catalizador activo y estable llamado óxido de cobalto y manganeso (Co2MnO4) que dio buenos resultados en las pruebas, mostrando niveles de activación como lo que posee el óxido de iridio.
Además, el catalizador de cobalto y manganeso duró más de dos meses, frente a los de metales de tierras raras que duran días o semanas como máximo, por lo que afirman que puede suponer un cambio en la industria del hidrógeno.
El coautor de la investigación, Shuang Kong, indicó: «Necesitábamos establecer la densidad de corriente objetivo de nuestro estudio entre 10 y 100 veces superior a la que se había utilizado en experimentos anteriores para la producción de hidrógeno a escala industrial. Las altas corrientes provocaban una serie de problemas, como la descomposición física del catalizador».
«Hemos conseguido lo que los científicos llevaban décadas buscando. Producir hidrógeno utilizando un catalizador altamente activo y estable hecho de metales abundantes. A largo plazo, creemos que es un paso importante hacia el establecimiento de una economía del hidrógeno sostenible»
Ailong Li, coautor del trabajo
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Redacción | Antonio Vilela
