Corea logra producir hidrógeno verde un 99% más barato mediante la electrolisis de agua utilizando electrodos que no precisan de metales nobles

Un equipo de científicos de Corea del Sur ha desarrollado unos electrodos capaces de producir hidrógeno verde de forma más eficiente y con materiales mucho más baratos que los utilizados habitualmente. El avance, logrado por investigadores del Instituto de Investigación Energética de Corea (KIER), permite prescindir de metales preciosos como el platino y el rutenio, cuyo elevado precio encarece la fabricación de los equipos.
Según los investigadores, los nuevos electrodos reducen en un 99% el coste de los materiales empleados, por lo que podrían ayudar a abaratar la producción de hidrógeno a gran escala.
Una celda equipada con el nuevo electrodo catalítico.
El hidrógeno verde se obtiene al separar el agua en hidrógeno y oxígeno mediante electricidad procedente de fuentes renovables, como la energía solar o la eólica. Este proceso, conocido como electrólisis, permite producir un combustible sin generar emisiones de dióxido de carbono durante su fabricación, siempre que se utilice electricidad renovable.
Sin embargo, producirlo de esta manera sigue siendo caro, principalmente porque los equipos necesitan materiales capaces de acelerar las reacciones químicas que permiten separar el agua. Hasta ahora, una de las soluciones más eficaces ha sido utilizar metales como el platino y el rutenio, pero sus precios dificultan la fabricación de sistemas más asequibles y, en consecuencia, que se expanda el uso de esta tecnología.
Para solucionar este problema, los investigadores surcoreanos han creado unos electrodos que combinan níquel y cobalto, dos materiales mucho más baratos. Según los datos del estudio, un gramo de platino cuesta aproximadamente 58 dólares y uno de rutenio, unos 54 dólares. En comparación, el níquel cuesta alrededor de 0,02 dólares por gramo y el cobalto, unos 0,05 dólares.
Kyung-Soo Kang, investigador principal del estudio, explica: “Esta investigación demuestra que los electrodos sin metales nobles pueden alcanzar un rendimiento y una durabilidad de primer nivel mundial en la electrólisis alcalina del agua. Esta tecnología allanará el camino para el abastecimiento nacional de materiales esenciales para la electrólisis alcalina, que ha dependido considerablemente de las importaciones, y contribuirá, en última instancia, a reducir los costes de producción del hidrógeno verde”.
La innovación no consiste únicamente en sustituir unos materiales por otros, sino en combinarlos de forma que trabajen juntos para mejorar el proceso. Los nuevos electrodos incorporan óxido de níquel, que ayuda a separar las moléculas de agua, y una aleación de níquel y cobalto, que facilita la producción de hidrógeno. De esta manera, consiguen acelerar la reacción sin necesidad de recurrir a metales preciosos.
Los resultados obtenidos muestran que el sistema puede producir hidrógeno con un rendimiento comparable al de los electrodos de platino, pero necesita mucha menos energía adicional para hacerlo. En las pruebas realizadas, el electrodo convencional de platino necesitó una sobretensión de 56,5 milivoltios, mientras que el nuevo material solo requirió 22,7 milivoltios para alcanzar el mismo nivel de producción. En términos sencillos, esto significa que el nuevo electrodo puede conseguir el mismo resultado con un esfuerzo eléctrico adicional considerablemente menor.
Los científicos también han comprobado que la tecnología funciona en dispositivos de mayor tamaño, porque una celda de electrólisis de 8,7 centímetros de diámetro equipada con los nuevos electrodos consumió un 11% menos de tensión eléctrica que otra convencional basada en níquel. Además, mantuvo un funcionamiento estable después de 600 ciclos de encendido y apagado.
Hyun-Jun Lee, codirector del proyecto, ha declarado: “Hemos verificado con éxito la viabilidad de ampliar esta tecnología mediante la fabricación de electrodos de gran tamaño, con un diámetro de 40 centímetros, y actualmente estamos optimizando el proceso para su producción comercial en masa. En adelante, nuestra investigación se centrará en ampliar la superficie de los electrodos hasta los 5.000 centímetros cuadrados para su implantación en sistemas de electrólisis alcalina de escala megavatio”.
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