Coches de hidrógeno, ¿Un futuro cercano?

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Los avances tecnológicos prometen hacerlos pronto más baratos y mucho más sostenibles.

Imagen de Tayeb MEZAHDIA en Pixabay

Aproximadamente mil millones de automóviles y camiones rugen motor por las carreteras del mundo. Solo unos pocos funcionan con hidrógeno. Esto podría cambiar después de un gran avance logrado por investigadores de la Universidad de Copenhague. ¿El gran avance? Un nuevo catalizador que se puede utilizar para producir vehículos propulsados por hidrógeno más baratos y mucho más sostenibles.

La clave: su menor dependencia del platino

Los vehículos de hidrógeno son algo raro. Esto se debe en parte a que dependen de una gran cantidad de platino para que sirva como catalizador en sus pilas de combustible, unos 50 gramos. Por lo general, los vehículos solamente necesitan unos cinco gramos de este material raro y precioso. De hecho, únicamente se extraen 100 toneladas de platino anualmente en Sudáfrica.

Ahora, investigadores del Departamento de Química de la Universidad de Copenhague han desarrollado un catalizador que no requiere una cantidad tan grande de platino.

«Hemos desarrollado un catalizador que, en el laboratorio, solo necesita una fracción de la cantidad de platino que necesitan las pilas de combustible de hidrógeno actuales para automóviles. Nos estamos acercando a la misma cantidad de platino que se necesita para un vehículo convencional. Al mismo tiempo, el nuevo catalizador es mucho más estable que los catalizadores desplegados en los vehículos propulsados por hidrógeno de hoy en día», explica el profesor Matthias Arenz del Departamento de Química.

Nuevo catalizador que implica mejora significativa

Las tecnologías sostenibles a menudo se ven desafiadas por la disponibilidad limitada de los materiales raros que las hacen posibles, lo que a su vez limita la escalabilidad. Debido a esta limitación actual, es imposible simplemente reemplazar los vehículos del mundo con modelos de hidrógeno de la noche a la mañana. Como tal, la nueva tecnología cambia las reglas del juego.

«El nuevo catalizador puede hacer posible el despliegue de vehículos de hidrógeno en una escala mucho mayor de lo que se hubiera logrado en el pasado», afirma el profesor Jan Rossmeisl, líder del centro del Centro de Catálisis de Aleaciones de Alta Entropía en el Departamento de Química de la UCPH.

El nuevo catalizador mejora significativamente las pilas de combustible, al permitir producir más caballos de fuerza por gramo de platino. Esto, a su vez, hace que la producción de vehículos de pila de combustible de hidrógeno sea más sostenible.

De nanopartículas a nanocables

Debido a que sólo la superficie de un catalizador está activa, se necesitan tantos átomos de platino como sea posible para recubrirlo. Un catalizador también debe ser duradero. Aquí radica el conflicto. Para ganar la mayor superficie posible, los catalizadores actuales se basan en nanopartículas de platino que se recubren sobre carbono. Desafortunadamente, el carbono hace que los catalizadores sean inestables. El nuevo catalizador se distingue por estar exento de carbono. En lugar de nanopartículas, los investigadores han desarrollado una red de nanocables caracterizados por una gran cantidad de superficie y una alta durabilidad.

«Con este avance, la noción de que los vehículos de hidrógeno se vuelven comunes se ha vuelto más realista. Les permite ser más baratos, más sostenibles y más duraderos», dice Jan Rossmeisl.

Próximo paso: llevarlo a la práctica a pie de carretera

El siguiente paso para los investigadores es ampliar sus resultados para que la tecnología se pueda implementar en vehículos de hidrógeno.

«Estamos en conversaciones con la industria automotriz sobre cómo se puede implementar este avance en la práctica. Por lo tanto, las cosas parecen bastante prometedoras», dice el profesor Matthias Arenz.

Los resultados de la investigación acaban de publicarse en Nature Materials, una de las revistas científicas líderes en investigación de materiales. Es el primer artículo en el que colaboran todos los investigadores del centro de investigación básica «Centro de Catálisis de Aleaciones de Alta Entropía (CHEAC)». El centro es un llamado Centro de Excelencia, apoyado por la Fundación Nacional de Investigación Danesa.

«En el centro, desarrollamos nuevos materiales catalizadores para crear productos químicos y combustibles sostenibles que ayuden a la sociedad a hacer que la industria química sea más ecológica. Que ahora sea posible aumentar la producción de vehículos de hidrógeno, y de una manera sostenible, es un gran paso adelante», subraya el líder del centro, Jan Rossmeisl.

Referencias bibliográficas

Self-supported Pt–CoO networks combining high specific activity with high surface area for oxygen reduction. Autores: Gustav W. Sievers, Anders W. Jensen, Jonathan Quinson, Alessandro Zana et al. Publicación: Nature Materials. Agosto 2020.

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