El hidrógeno verde es el combustible más prometedor por ser sostenible en su uso y no emitir CO2. Sin embargo, los actuales métodos de producción utilizan materiales que son costosos y poco eficientes. Eso era hasta que Japón ha encontrado un metal que multiplica por 1000 esta generación del gas. Veamos como lo hace.
Esto es lo que se usa para producir el hidrógeno
El hidrógeno verde, se produce con energía renovable para realizar el proceso de electrólisis del agua. España está apostando fuerte a este sector energético, aunque hace falta más investigación, con el fin de que la masificación de su extracción sea sostenible y económicamente viable.
En este sentido, un equipo de investigadores del Centro RIKEN para la Ciencia de los Recursos Sostenibles de Japón han modificado la estructura interna de un metal común como el manganeso para convertirlo en un electrolizador PEM que es eficiente y no contiene metales raros con larga vida útil.
El manganeso: la gran solución como catalizador en la electrólisis
Los electrolizadores PEM que usan, como electrolito, membrana de intercambio de protones son los que tienen mayor capacidad de respuesta rápida cuando la fuente de energía es intermitente y destacan por su eficiencia. Pero tienen el inconveniente de que son muy costosos porque necesitan catalizadores especiales.
Que sean resistentes a la corrosión causada por ácido y muy eficientes, Por esta razón incluyen iridio o platino los cuales son metales que son muy caros y difíciles de conseguir. Este catalizador permite mantener la reacción con el oxígeno por más tiempo, por lo que se producen grandes cantidades de hidrógeno.
En busca de un compuesto que posea estas propiedades, pero que sea mucho más barato y fácil de producir, los investigadores crearon un catalizador compuesto por dióxido de manganeso (MnO2) al que le han manipulado su estructura reticular 3D. De manera que sus uniones con los átomos de oxígeno sean más fuertes.
De esta forma se obtiene un dióxido de manganeso que es muy estable, inclusive mucho más que otros catalizadores que contienen metales no nobles. Además, son muy duraderos en mantener la reacción en el proceso de electrólisis para la separación de las moléculas del agua.
Asimismo, con otras modificaciones a la estructura de este metal, es posible hacer que soporte mayor densidad de corriente. Por otra parte, como su expectativa de vida útil es muy larga, durante la electrólisis para producir hidrógeno, no será necesario el iridio o platino lo que reduce su costo a solo una fracción.
Un curioso material que multiplica la producción de este gas por 1000%
De acuerdo a lo publicado por el Centro RIKEN, en la prestigiosa revista Nature Catalysis, el dióxido de manganeso modificado multiplica por unas 40 veces la vida media de otros catalizadores que son más baratos. Asimismo, tiende a ser más resistente a su disolución en la reacción con el ácido y el oxígeno.
Durante las pruebas de laboratorio dio resultados muy satisfactorios puesto que funcionó durante más de 1.000 horas en una condición extrema de 200 mA / cm2 en un proceso de electrólisis de gran envergadura. En él se produjo una cantidad proporcional de hidrógeno equivalente al 1.000 %.
En comparación con los catalizadores usuales. Aunque aún se necesita realizar más pruebas, sobre todo de desempeño, para que este material sea parte de los electrolizadores industriales, las realizadas hasta ahora han sido muy exitosas. Solo cabe finalizarlas y adaptar estos equipos al dióxido de manganeso modificado.
En conclusión, el proceso que está llevando adelante Japón en el cambio de la estructura del manganeso permite que la producción de hidrógeno verde, sea mucho más eficiente y que se dé mucho más gas. De tal manera que desempeñará un papel protagónico para que la electrólisis del agua sea un proceso más sostenible.
