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El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.

Catalizador para obtener hidrógeno con energías renovables. Hablamos con María Retuerto Millán.

Catalizador para obtener hidrógeno - Hablando con Científicos podcast - CienciaEs.com

Imaginaos un mundo en el que los coches en lugar de utilizar combustibles que generan dióxido de carbono y potencian el efecto invernadero, utilizaran hidrógeno, un combustible que genera agua como residuo. El hidrógeno abunda en la naturaleza, de hecho, es, junto con el oxígeno, el elemento que forma la molécula de agua. La mezcla del hidrógeno y el oxígeno genera una reacción química que desprende una gran cantidad de energía y da como resultado agua, razón por la cual es un combustible eficiente y limpio.

Ahora bien, obtener el gas hidrógeno no es fácil, es tan reactivo que no existe en estado puro en nuestra atmósfera, siempre está formando parte de otras moléculas. La opción que queda es separarlo de los compuestos en los que está inmerso y conseguirlo requiere un gasto nada despreciable de energía. Lógicamente, si se quiere que todo el proceso de producción y consumo de hidrógeno sea limpio, habría que utilizar fuentes de energía no contaminantes, como la energía solar o la eólica, para la obtención del hidrógeno.

Es precisamente esta relación entre energías renovables e hidrógeno la que promete ser muy beneficiosa en el futuro. El Sol solamente nos ilumina durante el día y el viento sopla cuando las condiciones atmosféricas son propicias, sin embargo, esos ciclos no suelen coincidir con los picos de demanda de energía que tiene nuestra sociedad. Dado que carecemos de sistemas adecuados para almacenar el exceso en un momento dado, los desequilibrios entre la producción y consumo hacen que parte de la energía obtenida del Sol y del viento se pierda. Una posibilidad muy atractiva consistiría en emplear los excesos de energía para extraer hidrógeno, almacenarlo y utilizar posteriormente el hidrógeno como combustible cuando la demanda de energía lo exija. No faltan formas de uso del hidrógeno: se puede quemar directamente para obtener calor, se puede usar para generar electricidad en las pilas de combustible o se puede obtener metano y otros hidrocarburos utilizando como base el dióxido de carbono del aire.

Ahora bien, la obtención de hidrógeno de forma rápida y eficiente a partir de la energía eléctrica tiene, por ahora, sus limitaciones. Un proceso que se estudia durante el bachillerato es el conocido como “electrolisis”. Consiste en suministrar energía eléctrica entre dos electrodos sumergidos en un recipiente con agua y sales para descomponer las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno. Una versión más sofisticada y actual de ese proceso emplea entre los electrodos unas membranas especiales (electrolizadores de membrana) y unos catalizadores que, unidos a los electrodos, favorecen y aceleran la producción de hidrógeno. Nuestra invitada en Hablando con Científicos, la investigadora del CSIC, María Retuerto, cuenta que los catalizadores que se estudian en estos momentos contienen metales nobles como el platino, el iridio o el rutenio, unos elementos químicos que, además de ser muy caros, tienen limitaciones porque se deterioran en poco tiempo. La solución pasa por buscar catalizadores más baratos, eficientes y duraderos. Esa es la propuesta que hace María Retuerto y un grupo internacional de investigadores en un artículo que ha sido publicado en Nature Communications. El catalizador tiene un menor contenido en rutenio pero supera a los existentes en actividad y, sobre todo, en duración porque los experimentos realizados revelan que resiste mucho más tiempo sin deterioro.

Os invito a escuchar a María Retuerto, investigadora en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

Referencia:
María Retuerto et al. Na-doped ruthenium perovskite electrocatalysts with improved oxygen evolution activity and durability in acidic media. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-019-09791-w


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