La producción de hidrógeno como fuente de energía limpia ha cobrado gran relevancia en el contexto actual de crisis climática. Investigadores de la Universidad de Tohoku han dado un paso significativo hacia la viabilidad comercial de esta tecnología mediante el desarrollo de un nuevo tipo de cátodo que utiliza metales no nobles, logrando así reducir costos y mejorar la eficiencia del proceso conocido como reacción de evolución de hidrógeno (HER).
Avances en la producción de hidrógeno
El equipo de investigación ha demostrado que es posible lograr un rendimiento duradero en la producción de hidrógeno, manteniendo la actividad del cátodo durante más de 300 horas y alcanzando un costo estimado de producción de aproximadamente 2,17 dólares por kilogramo de hidrógeno, muy cerca de la meta establecida por el Departamento de Energía de EE.UU. para 2026, que se sitúa en 2,00 dólares por kilogramo.
Los investigadores se centraron en los fosfuros de metales de transición (TMPs) como catalizadores prometedores. A diferencia de los metales nobles, que son costosos y escasos, estos nuevos cátodos no sólo son más asequibles, sino que también demuestran una durabilidad sobresaliente. Este trabajo podría marcar el inicio del diseño racional de cátodos altamente eficientes para aplicaciones comerciales en membranas de intercambio de protones (PEM).
Utilizando espectroscopía de absorción de rayos X operando (XAS) y mediciones de Raman, el equipo examinó la modificación del fosfuro de cobalto (CoP) con flúor, lo que permite la formación de sitios vacantes de fósforo. Esta modificación incrementa la cantidad de sitios activos en la superficie del cátodo, acelerando así la reacción de evolución de hidrógeno.
Heng Liu, del Instituto Avanzado de Investigación de Materiales (WPI-AIMR), subraya la importancia de estos hallazgos: “Este cobalto reconstruido es altamente activo, opera en condiciones ácidas y puede mantener aproximadamente 76 W durante más de 300 horas”. Esta eficiencia no se ha probado únicamente en un entorno de laboratorio, sino que los resultados también se aplican a electrolizadores PEM a escala comercial.
En un contexto donde la transición energética y la búsqueda de fuentes sostenibles son más críticas que nunca, estos avances no solo representan un progreso técnico notable, sino que también abren la puerta a una producción de hidrógeno más accesible y eficiente, alineándose así con los objetivos globales de reducción de emisiones y sostenibilidad.
