Durante años, la obtención de hidrógeno verde ha estado limitada por el precio de los equipos necesarios y la fragilidad de los materiales sometidos a ciclos eléctricos irregulares. Una investigación de la Universidad de California, Berkeley, abre un capítulo distinto, con un diseño que busca ampliar la vida útil de los electrodos y abaratar la fabricación de los electrolizadores sin recurrir a metales caros ni polímeros difíciles de gestionar ambientalmente.
La propuesta nace en torno al trabajo del profesor e investigador Shannon Boettcher y su grupo, que han dedicado años a estudiar cómo lograr que los electrolizadores trabajen con una estructura más resistente bajo condiciones exigentes. Su idea combina materiales alcalinos económicos con una arquitectura de membrana diseñada para impedir el desgaste acelerado que limita la producción de hidrógeno limpio.
El hidrógeno verde se obtiene separando los componentes del agua mediante electricidad procedente, en teoría, de fuentes renovables. El problema es que el sistema tradicional depende de equipos que se deterioran pronto o que requieren componentes muy caros, lo que encarece cada kilogramo producido y frena la expansión de esta energía en sectores industriales.
Ahora, el equipo de Berkeley introduce un electrolizador de membrana de intercambio aniónico que combina un soporte sólido con materiales alcalinos. Esta mezcla permite trabajar sin el iridio, un metal raro y costoso que domina las configuraciones comerciales actuales. Al eliminar ese punto crítico, se abre la puerta a un modelo más accesible para redes eléctricas con sobregeneración renovable.
El verdadero obstáculo aparecía en el ánodo, donde se concentra la oxidación durante la producción de oxígeno. Allí, los polímeros empleados sufrían un desgaste rápido, generando fallos. Para atajar este problema, los investigadores recurrieron a una capa protectora capaz de frenar las reacciones que dañaban el material orgánico.
La solución propuesta utiliza un polímero inorgánico basado en óxido de circonio que se mezcla con el recubrimiento del ánodo. Este componente crea una barrera estable que reduce de manera notable las reacciones que, hasta ahora, acortaban la vida de los electrolizadores. Las primeras pruebas muestran una disminución del deterioro de hasta cien veces, un dato que cambia la ecuación económica del hidrógeno verde.
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El fenómeno de pérdida de electrones que afectaba a los polímeros orgánicos tenía un patrón similar al que limita la duración de los dispositivos de almacenamiento eléctrico. Inspirarse en ese campo permitió abordar el problema desde otro ángulo y encontrar un refuerzo químico que soportara largas sesiones operativas.
La fabricación del ánodo se basa en una malla de acero con un catalizador de cobalto, recubierta por la mezcla que integra el nuevo polímero. Una vez ensamblado el cátodo, encargado de atraer los iones que dan lugar al hidrógeno, el dispositivo queda preparado para trabajar con un rendimiento estable incluso bajo variaciones de carga.
Todavía quedan muchos pasos para llevar este diseño a un entorno comercial. Boettcher sostiene que la reducción de costes puede situarse entre cinco y diez veces respecto a los sistemas de membrana actuales si el proceso se escala adecuadamente. Esa diferencia sería suficiente para acercar el hidrógeno verde al coste del obtenido con gas natural o carbón, pero sin las emisiones asociadas.
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Otra ventaja es su capacidad para integrarse en redes que ya cuentan con una alta presencia de energía eólica y solar. Al funcionar con materiales más resistentes al uso intermitente, estos electrolizadores podrían activarse cuando haya excedentes de electricidad renovable, convirtiéndolos en hidrógeno para almacenamiento o uso industrial.
El propio Boettcher reconoce que aún quedan retos en el transporte y almacenamiento del hidrógeno, pero considera que este avance cambia el ritmo de desarrollo. Si la tecnología continúa avanzando, su adopción podría extenderse a sectores como la fabricación de fertilizantes, el transporte pesado y procesos químicos que exigen fuentes energéticas constantes y limpias.
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