L'hidrogen s'ha perfilat com la peça clau per netejar lenergia del nostre planeta i deixar enrere la dependència dels combustibles fòssils. A diferència de la gasolina o el gas, quan usem hidrogen com a font energètica no deixem anar ni una mica de CO2 a l'atmosfera. El problema és que, fins ara, la majoria de l'hidrogen que fem servir és l'anomenat «gris», obtingut mitjançant el reformat de metà , un procés que, irònicament, emet quantitats ingents de gasos defecte hivernacle.
Per fer el salt a l'hidrogen verd, necessitem que l'electròlisi de l'aigua sigui viable i, sobretot, barata. Aquà és on entren en joc els catalitzadors, aquests components que acceleren la reacció quÃmica perquè no sigui un procés lent i costós. El gran mal de cap ha estat que, perquè això funcioni bé, especialment a les millora d'electrolitzadors PEM, s'han necessitat metalls rarÃssims i carÃssims com el platà o l'iridi, el que fa que escalar la tecnologia a nivell industrial sigui un autèntic maldecap.
La revolució del cobalt i la mà gia de l'aigua
Recentment, un grup de cientÃfics de l'ICFO a Barcelona, ​​juntament amb altres institucions com l'ICIQ i l'ICN2, han tocat el clau amb una solució brillant. En lloc de cercar un metall nou, han canviat l'estratègia: han creat un catalitzador basat en cobalt, un material molt abundant i econòmic, que aconsegueix sobreviure en els entorns à cids més corrosius on normalment només l'iridi aguantava l'estrebada.
El secret d'aquest avenç rau en un procés anomenat delaminació. Bà sicament, han utilitzat òxid de cobalt-tungstè i han eliminat el tungstè perquè l'aigua i els grups hidroxil omplin aquests buits. Aquesta estructura no només protegeix el metall perquè no es dissolgui a l'à cid, sinó que augmenta la quantitat de llocs actius on ocorre la reacció. Grà cies a això, han aconseguit densitats de corrent altÃssimes (1 A/cm2) amb una estabilitat superior a les 600 hores, marcant una fita per als catalitzadors que no depenen de l'iridi.
NÃquel i Ferro: l'aposta per l'escalabilitat
D'altra banda, la Universitat de València, a través de l'ICMol, ha desenvolupat una altra via molt prometedora enfocada als hidròxids dobles laminars de nÃquel i ferro. Aquests elements no són crÃtics i són fà cils de trobar, cosa que els fa perfectes per a una producció massiva. El seu mètode de fabricació és especialment sostenible ja que es realitza a temperatura ambient i en condicions suaus, utilitzant una reacció basada en epòxids.
Aquest material ha demostrat ser especialment eficient quan sʻintegra en cel·les de membrana dʻintercanvi aniònic (AEMWE). En reduir l'energia necessà ria per trencar la molècula d'aigua, el procés es torna molt més competitiu davant dels combustibles fòssils. De fet, aquesta tecnologia ja ha estat llicenciada a l'empresa Matteco perquè pugui arribar a les fà briques i ajudar a assolir els objectius climà tics de la Unió Europea.
Hidrogen directament del mar i el poder del so
Un dels reptes més grans és que l'electròlisi consumeix molta aigua dolça, un recurs que escasseja en llocs amb molt de sol o vent, com Austrà lia. Per solucionar això, investigadors del RMIT han dissenyat un catalitzador de fosfur de molibdè i nÃquel dopat amb nitrogen que permet fer servir aigua de mar. El més impressionant és que han aconseguit bloquejar el clor i evitar que la sal corroeixi el sistema, aspirant a produir hidrogen verd a un preu de 1,40 dòlars el quilo.
A això se suma una tècnica innovadora de la Universitat de Melbourne que utilitza ones d'ultrasons durant l'electròlisi. Els ultrasons eviten que les bombolles de gas s'enganxin als elèctrodes, cosa que multiplica per catorze la quantitat d'hidrogen produït. A més, aquest mètode permet prescindir d'electròlits à cids, eliminant la necessitat d'usar platà o iridi per protegir els materials, cosa que abarateix la factura final de producció de forma drà stica.
Sistemes d'autoreparació i eficiència a Corea
Des de Corea del Sud, la Universitat Nacional de Seül està explorant l'Activació ElectroquÃmica (EA). En lloc de recobrir els elèctrodes amb metalls nobles, utilitzen elèctrodes comercials de nÃquel. Mitjançant laplicació dun voltatge reductor, es crea una capa de ferro que actua com a catalitzador. El més sorprenent és que el sistema és capaç d'autoreparar-se: quan l'eficiència baixa, un petit pols elèctric reactiva la superfÃcie de l'elèctrode.
Aquest sistema ha demostrat estabilitat per més de 1.000 hores, cosa que suggereix que és totalment escalable. Per al sector del transport, això és música per a les orelles, ja que permetria que els vehicles de pila de combustible tinguin un subministrament de combustible molt més barat i sostenible, facilitant que l'aviació i la mobilitat urbana abandonin definitivament el petroli.
La transició cap a una economia descarbonitzada depèn de la nostra capacitat per fabricar hidrogen verd sense dependre de materials escassos. Grà cies a la combinació de noves estructures basades en cobalt, nÃquel i ferro, la capacitat de fer servir aigua salada i l'aplicació d'ultrasons o polsos elèctrics d'autoreparació, estem aconseguint que la electròlisi sigui eficient, barata i viable a escala global, obrint la porta a un transport i una indústria totalment nets.
