Magnetismo, un nuevo aliado para la energía verde

Magnetismo, un nuevo aliado para la energía verde

Investigadores catalanes descubren que el uso de imanes favorece la electrólisis del agua, aumentando el rendimiento de la obtención de hidrógeno, un combustible de emisión cero.

Si bien la obtención de hidrógeno por electrólisis del agua se conoce desde el año 1800, este proceso es actualmente ineficiente y requiere de materiales nobles, caros y escasos, que hacen inviable su uso como alternativa a los combustibles fósiles. Sin embargo, hoy estamos más cerca de que el uso del hidrógeno como energía verde a gran escala sea una realidad, gracias al uso de imanes.

“El agua es la fuerza motriz de toda la naturaleza”. Así definía el erudito y polifacético Leonardo da Vinci el bien más preciado de todo ser vivo. Sin embargo, desconocía el gran potencial energético que alberga en su interior: el hidrógeno.

La combustión de hidrógeno proporciona una gran cantidad de energía, liberando a su vez agua como único producto de la reacción.

Seguramente identifiques H2O con la molécula del agua, y es que el elixir de la vida está compuesto por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno. Para que la reacción de división del agua (electrólisis) tenga lugar, se requiere de energía y catalizadores, que favorecen la descomposición de la molécula.

Tirón magnético

En este estudio pionero del Instituto Catalán de Investigaciones Químicas (ICIQ), los investigadores han añadido al proceso un nuevo elemento: el uso de un campo magnético externo, que ha llegado a doblar la producción de hidrógeno. Los resultados del estudio liderado por la investigadora Núria López y el investigador José Ramón Galán-Mascarós se recogen en un artículo de la revista Nature Energy (1).

“El bajo coste de la tecnología la hace adecuada para aplicaciones industriales”

Los investigadores utilizaron un imán de neodimio y estudiaron múltiples catalizadores para impulsar la reacción de división del agua. En todos los casos, el acercamiento del imán mejoró la eficiencia del catalizador. Además, la mejora es proporcional a la naturaleza magnética de los catalizadores. En el estudio, la ferrita altamente magnética NiZnFe4Ox es el catalizador que exhibió la mayor producción de hidrógeno.

“La simplicidad del descubrimiento abre nuevas oportunidades para implementar mejoras magnéticas en la división del agua. Además, el bajo coste de la tecnología la hace adecuada para aplicaciones industriales”, explica Felipe A. Garcés-Pineda, primer autor del artículo.

Hacia la economía del hidrógeno

Este hallazgo nos aleja un poco más de la actual economía del petróleo que tan devastadoras consecuencias tiene para nuestro planeta, abriéndonos paso hacia la economía del hidrógeno (2).

Más allá de su uso como materia prima para la fabricación de productos industriales como el amoniaco o el ácido clorhídrico, el hidrógeno se ha postulado como un atractivo combustible limpio. La combustión de hidrógeno proporciona una gran cantidad de energía, liberando a su vez agua como único producto de la reacción. Así se cierra el ciclo del hidrógeno con cero emisiones de carbono.

Un autobús de hidrógeno / TMB (Transportes Metropolitanos de Barcelona)
Imagen: metropoliabierta

Aun mejorando el rendimiento de la reacción de electrólisis, queda mucha investigación por recorrer antes de poder substituir la actual flota de motores de gasolina o diésel por motores de hidrógeno. “Encontrar soluciones tecnológicas que eviten el uso de metales nobles, como platino o iridio, es el verdadero desafío”, comenta Galán-Mascarós, líder de grupo en ICIQ y coautor del manuscrito.

Los metales nobles, caros y escasos, son aún indispensables para el proceso de electrólisis del agua.

El investigador participa en los proyectos europeos CREATE y A-LEAF, dedicados a reducir los costes de producción de combustibles renovables sin emplear materias primas críticas. En esta categoría entran los metales nobles, materiales escasos y de elevado precio económico, aún indispensables para el proceso de electrólisis del agua.

“El desafío de hacer llegar al público combustibles sostenibles requiere de un esfuerzo multidisciplinario y, en última instancia, de colaboraciones internacionales”, concluye Galán-Mascarós.

Artículos de referencia:

(1). Felipe A. Garcés-Pineda, Marta Blasco-Ahicart, David Nieto-Castro, Núria López & José Ramón Galán-Mascarós. Direct magnetic enhancement of electrocatalytic water oxidation in alkaline media. Nature Energy. 2019

(2). N P Brandon, Z Kurban. Review. Clean energy and the hydrogen economy. Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2017.

Artículo elaborado a partir de una nota de prensa de marzo de 2019.

Te puede interesar… nuevo estudio científico que evita el uso de metales nobles, también publicado en Nature Energy.

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