El material es estable, resistente a la corrosión y eficaz a largo plazo, superando al platino sobre carbono, que pierde el 75 % de su actividad en un solo día.
- Catalizador basado en cobalto y molibdeno
- 99,9 % de eficiencia Faradaica
- Supera a platino en estabilidad
- Funciona con electrólisis alcalina
- Ideal para acoplar con energía eólica
- Materiales disponibles en cadenas de suministro actuales
- Reduce costos, extiende vida útil del sistema
- Alta relevancia industrial: acero, fertilizantes, transporte
Nuevo catalizador logra un 99,9 % de eficiencia en la producción de hidrógeno limpio
La producción de hidrógeno verde, una de las piedras angulares para la descarbonización global, ha dado un salto cualitativo. Un equipo liderado por Heng Liu en la Universidad de Tohoku ha desarrollado un catalizador a base de cobalto y molibdeno que alcanza una eficiencia Faradaica del 99,9 %, superando incluso a los costosos electrodos comerciales de platino.
La clave está en la reconstrucción catalítica
Muchos catalizadores industriales comienzan como precatalizadores que se transforman bajo voltaje. En este caso, el precatalizador Co₂Mo₃O₈ sufre una reconstrucción durante la electrólisis, reorganizándose en una capa de hidróxido de cobalto (Co(OH)₂). Esta capa forma una estructura heterogénea a escala nanométrica que acelera el paso más lento de la reacción: la evolución del hidrógeno a partir del agua.
El rol de los iones de molibdato
Durante el proceso, los iones MoO₄²⁻ y Mo₂O₇²⁻ disueltos no son residuos pasivos, sino que modulan la adhesión del hidrógeno a la superficie catalítica. Esto facilita que el gas se libere más rápidamente, evitando que los átomos de hidrógeno se queden atrapados. Como resultado, se mejora tanto la eficiencia como la velocidad de producción.
Estabilidad y escalabilidad
El nuevo material mantiene su rendimiento incluso después de semanas almacenado, lo que reduce costes logísticos. Además, opera durante más de un mes a una densidad de corriente de 100 mA/cm², una cifra alineada con las necesidades industriales. En comparación, los electrodos de platino sobre carbono pierden el 75 % de su actividad en menos de 24 horas.
Ventajas prácticas sobre el terreno
Gracias a su resistencia a la corrosión en soluciones alcalinas y al uso de materiales ya presentes en otras industrias (baterías y acero), esta tecnología puede integrarse más fácilmente en la infraestructura existente. Si se implementa a escala, reducirá significativamente los costes eléctricos, que actualmente representan la mayor parte del gasto en la producción de hidrógeno verde.
Desafíos restantes
La escalabilidad de esta innovación aún enfrenta retos. Entre ellos destacan:
- Gestión térmica en sistemas de alta potencia
- Ensuciamiento de electrodos con el uso prolongado
- Reciclaje de electrolitos alcalinos como el hidróxido de potasio
- Recuperación del molibdeno disuelto para evitar pérdidas y costos ambientales
El equipo planea pruebas piloto acopladas a energía eólica intermitente en la costa del Pacífico de Japón, lo que permitirá evaluar su desempeño en condiciones reales.
Potencial de esta tecnología
Esta innovación representa un avance clave hacia un sistema energético verdaderamente sostenible.
- Reduce drásticamente el consumo eléctrico en la electrólisis, bajando las barreras económicas del hidrógeno verde.
- Su alta eficiencia permite el desarrollo de sistemas distribuidos, que podrían conectarse directamente a fuentes renovables locales como paneles solares o aerogeneradores, sin necesidad de transporte criogénico.
- Descentraliza la producción, disminuyendo la dependencia de grandes infraestructuras y mejorando la seguridad energética.
- Su durabilidad reduce los ciclos de mantenimiento, minimizando residuos industriales y mejorando la viabilidad técnica a largo plazo.
- Facilita el uso del hidrógeno en sectores difíciles de descarbonizar como el acero, la aviación, el transporte marítimo y la producción de fertilizantes, sustituyendo a los combustibles fósiles.
En suma, un catalizador como este no solo mejora la eficiencia de un proceso; acelera la transición energética global.
Más información: Rational design of precatalysts and controlled evolution of catalyst-electrolyte interface for efficient hydrogen production | Nature Communications
