- Investigadores de IMDEA Materiales demuestran cómo se mejora el rendimiento de catalizadores para la producción de hidrógeno verde sin utilizar platino.
- El avance abre la puerta al desarrollo de soluciones más económicos para producir hidrógeno verde a gran escala.
- Así es el nuevo doctorado europeo en hidrógeno que permitirá la formación de 40 investigadores
Investigadores del Instituto IMDEA Materiales han llevado a cabo una demostración que muestra cómo mejorar el rendimiento de materiales catalíticos asequibes utilizados para la producción de hidrógeno verde. En concreto, en un estudio reciente que fue publicado en ACS Catalysis, se muestra cómo películos delgadas intermetálicas fabricadas a partir de tres aleaciones de bajo coste (plata-indio, níquel-hierro y níquel-estaño) dan como resultado mejoras significativas en eficiencia catalítica para la reacción de evolución de hidrógeno (HER) al ser sometidas a deformaciones elásticas.
Según apunta el instituto, los resultados muestran que la ingeniería de deformación elástica es viable en el desarrollo de catalizadores asequibles que puedan sustituir a los metales del grupo del platino en la producción industrial de hidrógeno verde.
El elevado coste del platino en la producción de hidrógeno verde
El hidrógeno verde, producido emdiante electrólisis alimentada por energías renovables, es clave para la transición energética. No obstante, su eficiencia depende de los catalizadores que aceleran la ruptura de las moléculas de agua, es decir, la electrólisis del agua. Mediante este proceso, se consigue hidrógeno al 100% puro y puede escalarse industrialmente.
Para facilitar la HER requerida como parte de este proceso, el platino sigue siendo el material de referencia, valorado por su actividad y durabilidad. No obstante, su elevado coste y suministro limitado representan importantes barreras para su despliegue a gran escala. En este sentido, el estudio apunta: “En consecuencia, existe un fuerte impulso por descubrir alternativas asequibles que puedan rivalizar con los metales del grupo del platino en rendimiento catalítico.»
El nuevo método del instituto IMDEA
En vez de centrarse en el desarrollo de nuevos materiales con características equivalentes o superiores al platino, el equipo de IMDEA Materiales priorizó demostrar cómo las propiedades catalíticas de tres aleaciones intermetálicas ya existentes podrían mejorarse haciendo uso de ingeniería de deformación elástica.
Los materiales fueron seleccionados en función de su disponibilidad y precio, su estabilidad química en entornos alcalinos y la ausencia de elementos tóxicos o peligrosos. Así, el equipo investigó si la introducción de deformaciones elásticas, ya fueran de tracción (estiramiento) o compresión (aplastamiento), podía alterar la forma en que las superficies catalíticas se unen a los átomos de hidrógeno, un paso clave en el proceso HER.
Con todo ello, los resultados demostraron que las deformaciones elásticas del orden del 1% propiciaron cambios significativos en la actividad superficial que pueden aprovecharse para ajustar el rendimiento catalítico en la HER.
De forma prometedora, los resultados demostraron que deformaciones elásticas del orden del 1% dieron lugar a cambios significativos en la actividad superficial que pueden aprovecharse para ajustar el rendimiento catalítico en la HER.
Los beneficios de la deformación elástica
El estudio, realizado por los investigadores actuales o antiguos de IMDEA Materiales: Jorge Redondo, Dr. Jayachandran Subbian, Dr. Miguel Monclús, el Dr. Valentín Vassilev Galindo, el Prof. Jon Molina y el Prof. Javier LLorca, proporciona una de las primeras demostraciones aisladas y cuantificadas experimentalmente de cómo la deformación elástica, sin defectos ni fisuras, puede ajustar las propiedades catalíticas de un material.
“Este trabajo se basa en nuestros estudios previos realizados por IMDEA Materiales y la Universidad Politécnica de Madrid, que confirmaron que las deformaciones elásticas impuestas por aleaciones con memoria de forma pueden mejorar la eficiencia catalítica en películas delgadas de oro”, explica Redondo, uno de los autores de ambos artículos.
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