Investigadores mexicanos desarrollan electrocatalizadores de bajo costo que podrían acelerar la producción de hidrógeno verde y fortalecer la transición energética.
Como parte de la estrategia de transición energética, el Gobierno de México impulsa el uso del hidrógeno verde, muestra de ello son los dos proyectos que buscan fortalecer la generación de energía renovable y acelerar la descarbonización del país: Proyecto Oasis y la Central Fotovoltaica Rafael Galván Maldonado. En ambas centrales aprovecharán recursos naturales como el sol y el hidrógeno verde para producir electricidad de manera más limpia.
Uno de los principales retos para que el hidrógeno verde desarrolle todo su potencial son los costos de producción, ya que los electrocatalizadores, los equipos encargados de separar el hidrógeno del oxígeno en el agua, representan una alta inversión debido al precio de los metales nobles que los componen: platino e iridio.
En entrevista con Industry & Energy Magazine Jorge Luis Cholula Díaz, profesor-investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey, dijo que estos metales podían ser reemplazados por metales más accesibles: ferritas de níquel y cobalto.
“El propósito era encontrar un electrocatalizador para este tipo de procesos electroquímicos y uno de estos materiales que pueden fungir como reemplazantes de los metales caros son las ferritas en forma de espinelas”, destaca.
Con base en ello, él desarrolló electrocatalizadores de bajo costo para la producción de hidrógeno verde. Para ello, los metales empleados fueron el níquel y cobalto, los cuales pasaron por un proceso de prueba llamado microemulsión, donde, a través de gotas de aceite, se forma una mezcla continúa.
Por medio de este proceso se lograron compuestos basados en hierro con una estructura cristalina específica que les da estabilidad, propiedades magnéticas y electrónicas que les permite optimizar y ahorrar energía durante la electrólisis; uno de los procesos para obtener el hidrógeno verde.
Energía con potencial
Para 2050, el mercado nacional de hidrógeno verde en México alcanzará un valor anual de 5.7 mil millones de dólares. Además, para abastecer la demanda proyectada hacia mediados de siglo se requerirá una capacidad instalada de 38.7 GW de electrólisis. Ante esta situación, para 2030 México podría posicionarse como un exportador altamente competitivo, entregando hidrógeno verde por ducto a los estados fronterizos de Estados Unidos a un costo de 2.5 dólares el kilo.La síntesis de los catalizadores mediante el método de microemulsión bicontinua desarrollada por los investigadores opera a bajas temperaturas, lo cual elimina los tratamientos de calcinación a altas temperaturas y por ende hay una reducción sustancial de la huella de carbono de manufactura:
“El despliegue integral del hidrógeno verde en la matriz energética nacional permitirá evitar, de manera acumulada, la emisión de 300 millones de toneladas de CO₂ entre 2021 y 2050”, destaca el investigador.
El reemplazo del hidrógeno gris en procesos de refinación y producción de amoníaco evitaría más de 180 mil toneladas de CO₂ equivalentes anuales para 2030 y más de 3.2 millones de toneladas de dióxido de carbono anuales para 2050.
El hidrógeno es el elemento químico más abundante del universo, cerca del 90% de todos los átomos que existen en él son de hidrógeno, sin embargo, dentro del planeta Tierra no es tan abundante. De acuerdo con Laura Gasque Silva, investigadora de la Facultad de Química de la UNAM, sólo el 15 % de todos los átomos son de hidrógeno y juntos representan el 0.9% de la masa total del planeta.
La mayoría de los átomos de hidrógeno se encuentran en las moléculas de agua. Estas partículas se forman por medio de la reacción entre el hidrógeno (H₂) y el oxígeno en su estado químico puro (O₂). Esta reacción desprende una cantidad importante de energía debido a la fuerza de los enlaces que forman la molécula.
