El mundo se dirige hacia un futuro impulsado por fuentes de energía limpias y sostenibles. El hidrógeno verde, producido mediante electrólisis del agua, promete ser un combustible ecológico de próxima generación. Un avance realizado por investigadores del Instituto de Investigación de Estándares y Ciencia de Corea (KRISS) ofrece un paso significativo en esta dirección, con el desarrollo de un catalizador de alto rendimiento y asequible que mejora drásticamente la eficiencia de la producción de hidrógeno verde.
KRISS ha desarrollado un nuevo catalizador a base de metales no preciosos para su uso en la electrólisis del agua con membrana de intercambio aniónico (AEM), una tecnología prometedora para la producción de hidrógeno a gran escala. El avance de KRISS aborda el desafío de utilizar metales preciosos costosos y menos duraderos como el platino y el iridio en los sistemas AEM, lo que obstaculiza la viabilidad comercial del hidrógeno verde.
El núcleo de la innovación de KRISS radica en la composición y estructura específicas de su catalizador. Combinaron dióxido de molibdeno (MoO2), conocido por su alta conductividad eléctrica, con níquel y una pequeña cantidad de rutenio (Ru). Para resolver el problema de la degradación del MoO2 en ambientes alcalinos, incorporaron estratégicamente nanopartículas de rutenio, más pequeñas que 3 nanómetros, formando una capa protectora que evita la degradación del MoO2.
El nuevo catalizador presenta mejoras notables en comparación con los materiales comerciales existentes. Las pruebas han demostrado un aumento de cuatro veces en la durabilidad y un aumento de más de seis veces en la actividad. Estos resultados representan un avance significativo en la mejora de la eficiencia de la producción de hidrógeno verde.
Además, el catalizador KRISS ha demostrado una excelente compatibilidad con las fuentes de energía renovables. Acoplado a una célula solar tándem perovskita-silicio, logró una impresionante eficiencia de conversión de energía solar a hidrógeno del 22,8%. Esta compatibilidad es crucial para una producción de hidrógeno verde verdaderamente sostenible, ya que permite la integración directa de las fuentes de energía renovables en el proceso.
Otra ventaja significativa del nuevo catalizador es su capacidad para funcionar eficazmente en agua salada. Esto abre la posibilidad de utilizar agua de mar para la producción de hidrógeno verde, eliminando la necesidad de costosos procesos de desalinización. "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", explica el Dr. Sun Hwa Park, investigador principal del grupo de metrología de materiales emergentes del KRISS.
Esta investigación innovadora fue un esfuerzo colaborativo que involucró al grupo de metrología de materiales emergentes del KRISS, el equipo del profesor Ho Won Jang de la Universidad Nacional de Seúl y el equipo del Dr. Sung Mook Choi del Instituto Coreano de Ciencia de Materiales. Los resultados se publicaron en la prestigiosa revista Applied Catalysis B: Environmental and Energy, destacando la importancia de este avance en el campo de la ingeniería química.
El desarrollo de este catalizador de alto rendimiento y rentable por parte de los investigadores del KRISS marca un hito importante en la búsqueda de una economía del hidrógeno verde. Al abordar los desafíos de la durabilidad y el costo de los catalizadores, esta innovación acerca significativamente la comercialización del hidrógeno verde. El potencial de la electrólisis del agua de mar aumenta aún más el atractivo de esta tecnología, prometiendo un futuro en el que el combustible de hidrógeno limpio y sostenible desempeñe un papel central en la satisfacción de las necesidades energéticas mundiales.