Desbloqueando el futuro del hidrógeno verde con catalizadores de alta eficiencia

La carrera por hacer realidad el uso generalizado de las energías renovables intermitentes ha dado un paso adelante con una nueva investigación de expertos de la Universidad de Adelaida que mejoran la eficiencia de los catalizadores basados en iridio.

«En la actualidad, es difícil que los catalizadores comerciales de óxido de iridio alcancen una actividad y una estabilidad elevadas al mismo tiempo en la electrólisis del agua con membrana de intercambio de protones (PEMWE)«, explica el profesor asociado Yao Zheng, de la Universidad de Adelaida y becario ARC Future de la Facultad de Ingeniería Química.

«Hemos descubierto que un mecanismo asistido por agua reticular -una forma de disponer las moléculas de agua siguiendo un patrón específico- aumenta la eficacia de un catalizador de óxido de iridio entre un 5 y un 12 por ciento, lo que se traduce en una mayor producción de energía con un menor consumo».

«La división del agua mediante PEMWE es un método prometedor para generar hidrógeno verde. Sin embargo, sólo pueden utilizarse electrocatalizadores basados en iridio, ya que este elemento puede soportar las duras condiciones ácidas que se dan durante la reacción.»

El uso de electricidad renovable es una de las soluciones más atractivas para producir hidrógeno verde, especialmente mediante la técnica PEMWE, que podría funcionar con respuesta rápida y alta densidad de corriente. El hidrógeno se ha descrito como el combustible de bajas emisiones del futuro.

El iridio es uno de los elementos más raros de la Tierra. Se encuentra suelto en la naturaleza, en sedimentos depositados por los ríos. Actualmente se recupera como subproducto del refinado del níquel. Existe una capa muy fina de iridio en la corteza terrestre. Por su parte, Sudáfrica es el mayor productor de iridio.

«Como la producción mundial de iridio es muy limitada, es muy importante reducir la cantidad utilizada en este tipo de catalizadores», explica Zheng.

«Con el mecanismo de intercambio de oxígeno asistido por agua de celosía, que muestra la posibilidad de una mayor eficiencia y estabilidad en un electrolizador de agua con membrana de intercambio de protones, se puede reducir la cantidad de iridio y disminuir eficazmente el coste de producción de hidrógeno verde».

«Nuestros hallazgos no sólo verifican la viabilidad de un catalizador anódico basado en iridio de baja carga para PEMWE, sino que también proporcionan nuevas ideas para modificar el mecanismo de intercambio de oxígeno para el diseño de catalizadores de reacción de evolución de oxígeno (OER) de alto rendimiento».

«Con un hidrógeno verde más barato, se podría construir cuanto antes una sociedad neutra en carbono y disminuir eficazmente los problemas climáticos relacionados».

El trabajo del equipo se ha realizado a nivel fundamental. Hay que seguir investigando cómo ampliar la nueva síntesis. Los resultados se han publicado en la revista Science Advances.