Un gran paso hacia el hidrógeno verde
La producción de hidrógeno verde, un combustible limpio y sostenible obtenido a partir de la electrólisis del agua, es fundamental para la transición energética global. Sin embargo, su escalabilidad industrial ha estado limitada por la falta de catalizadores eficientes, duraderos y, sobre todo, económicos. La reacción de evolución de oxígeno (OER) es uno de los principales desafíos, ya que su lentitud requiere altos sobrepotenciales y los catalizadores actuales a menudo se basan en óxidos de iridio y rutenio, que son costosos y, en algunos casos, inestables.
En este contexto, un equipo de investigación interdisciplinario integrado por investigadores de diferentes países logró un avance significativo, con la participación de la Universidad Nacional de La Plata en Argentina. El estudio presenta un método innovador, escalable y económico para sintetizar hidróxidos laminares dobles de níquel-hierro (NiFe-LDH), un catalizador altamente eficaz para la OER en electrólisis alcalina. Esta investigación se publicó recientemente en la prestigiosa revista Nature Communications .
La clave: la “Ruta del Epóxido” y la experticia argentina
Los investigadores perfeccionaron la denominada “Ruta del Epóxido”, un protocolo de síntesis que permite fabricar el catalizador NiFe-LDH a temperatura ambiente y presión atmosférica. Este método es escalable a nivel industrial, directo, de bajo costo y rápido, posibilitando la producción de polvo altamente homogéneo a escala de kilogramos en menos de 24 horas.
Una de las contribuciones para la comprensión de este nuevo catalizador proviene del grupo SUNSET del Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA), dependiente de la Facultad de Ciencias Exactas de la UNLP. El Dr. Martín Mizrahi, investigador del CONICET y miembro de la UNLP, participó en la caracterización de este material. Específicamente, estuvo a cargo de los experimentos de espectroscopía de absorción de rayos X (XANES y EXAFS) empleadas para develar la estructura del material, que presenta baja dimensionalidad, una alta concentración de defectos y la presencia de aglomerados de hierro.
“Aquí, mostramos una síntesis industrialmente escalable de un catalizador activo de hidróxidos laminares dobles de NiFe (NiFe-LDH) utilizando una síntesis a temperatura ambiente y presión atmosférica, que posibilita su fácil escalado”, explicó Mizrahi.
“Se desarrolló un protocolo sintético pensando en las necesidades industriales: sencillo (condiciones ambiente, un solo recipiente, base acuosa), de bajo costo y de baja demanda de tiempo”, detalló el científico de la UNLP.
Impacto y futuro
Las propiedades estructurales únicas del RT-NiFe-LDH, maximizan su conversión a la fase catalíticamente activa y minimizan la barrera energética para la OER. Esto se tradujo en un rendimiento superior en pruebas de laboratorio y, lo que es más importante, en una configuración de celda completa de electrólisis de agua con membrana de intercambio aniónico (AEMWE). El material muestra una durabilidad notable en comparación con los NiFe-LDH convencionales con una mayor estabilidad intrínseca del catalizador.
“Este enfoque escalable promete reducir considerablemente el costo de producción de hidrógeno verde. Al permitir el desarrollo de electrolizadores AEMWE que no están basados en metales preciosos, y que operan a altas densidades de corriente. Esta investigación, con el aporte significativo de la UNLP, sienta las bases para una producción de hidrógeno más eficiente, económica y sostenible a gran escala”, explicó el científico de la UNLP.
Este desarrollo es también un ejemplo concreto de cómo la ciencia multidisciplinaria y la cooperación internacional permiten abordar desafíos globales de manera eficaz. En este caso, participaron especialistas en química, física, ingeniería y materiales, provenientes de instituciones de España, Alemania, Francia, Portugal y Argentina, trabajando en forma coordinada en uno de los grandes retos de la transición energética: lograr una producción sostenible y accesible de hidrógeno verde.
Desde Argentina, este avance demuestra que es posible realizar ciencia de primer nivel y con impacto internacional desde el sistema público, gracias al gran capital humano que este posee. En un contexto donde el conocimiento define los caminos del desarrollo, este tipo de trabajos destaca la importancia de invertir en ciencia y tecnología como una política estratégica y transformadora para el país.
