El invento que puede abaratar radicalmente el precio de los coches de hidrógeno

Mientras la producción de coches eléctricos sigue batiendo récords históricos cada trimestre, muchos expertos ya están advirtiendo que el litio que usan sus baterías tiene los días contados. Una de las alternativas más prometedoras son las pilas de combustible de hidrógeno, un sistema que promete alimentar coches, trenes y aviones sin generar emisiones. El problema es que los catalizadores que se usan actualmente para producir energía a partir del hidrógeno son demasiado caros como para que su uso se generalice. Pero un grupo de investigadores ha descubierto una nueva combinación de materiales que puede poner remedio a esta situación de una vez por todas.

TE PUEDE INTERESAR

El canal chino que convertirá un secarral del tamaño de Chile en un vergel agrícola

Omar Kardoudi

Las enormes baterías de los coches eléctricos son acumuladores de electricidad que se va liberando según las necesidades del vehículo. Las células de combustible de hidrógeno, por el contrario, son capaces de generar su propia electricidad. Para esto necesitan un tanque de alta presión que guarde el hidrógeno en forma de gas —si fuera líquido necesitaría estar almacenado a temperaturas muy bajas— y una pila de combustible que convierta el hidrógeno en electricidad.

La pila de combustible también tiene un ánodo y un cátodo. El hidrógeno entra por el ánodo y pasa por un catalizador, que es el que se encarga de dividir el hidrógeno (H2) en un protón (H+) y un electrón (e-). Luego un electrolito hace que tomen distintos caminos hacia el cátodo. Los electrones van a través de un circuito externo creando un flujo de electricidad —que es lo que hace que funcione el motor del coche— mientras que los protones pasan por dentro del electrolito hacia el cátodo. Allí se unen con el oxígeno, que entra directamente al cátodo, y con el electrón produciendo agua y calor.

En la actualidad se utilizan catalizadores hechos de metales preciosos de la familia del platino. Aunque estos catalizadores pueden ser eficientes y duraderos, son prohibitivamente caros y difíciles de encontrar. Los investigadores de la Universidad de Búfalo (UB), en los EEUU, han creado un nuevo catalizador que usa una combinación de hierro, nitrógeno y carbono, y que, según explican en un artículo publicado en la revista 'Nature Energy', es más eficiente, duradero y barato que los de platino.

"Esto ha llevado años de trabajo", asegura el doctor Gang Wu, profesor de ingeniería química y biológica de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UB y autor principal del estudio. "Creemos que se trata de un avance significativo que, con el tiempo, ayudará a liberar el tremendo potencial de las pilas de combustible de hidrógeno".

Cómo funciona

Aunque el hierro es un elemento abundante y barato, su rendimiento no había llegado hasta ahora a acercarse al del platino. Como explican los investigadores, las pilas de combustible de hidrógeno tienen un entorno altamente corrosivo y oxidativo que afecta a su durabilidad.

La solución que han encontrado los investigadores es unir cuatro átomos de nitrógeno al hierro y luego introducirlo en varias capas de grafeno. Esto, según afirma Wu, se ha hecho "con un control atómico preciso de las estructuras geométricas y químicas locales".

Wu y su equipo sostienen que la nueva estructura es el catalizador basado en hierro más eficiente producido hasta la fecha y que tiene una durabilidad muy similar a los de platino. Todo esto, aseguran, hace que las pilas de combustible, especialmente las de hidrógeno, sean mucho más asequibles para su uso comercial. Aun así, los investigadores piensan que todavía tiene margen de mejora y tienen previsto seguir trabajando para mejorar la eficiencia de su catalizador.

El camino hacia un coche de hidrógeno barato

Si el catalizador creado por los investigadores de la UB llega a producirse comercialmente, significará un gran impulso para una tecnología que todavía tiene cosas por resolver si quiere convertirse en una alternativa sólida al coche de batería de litio.

Es cierto que los coches de hidrógeno no emiten más que agua, pero la manera en la que se produce actualmente está lejos de poder llevar la pegatina de ‘verde’. El hidrógeno es el elemento más abundante en la Tierra, pero no se encuentra fácilmente en su forma pura. Suele estar mezclado con otros elementos en moléculas como el agua y los métodos de extracción tradicionales requieren de combustibles fósiles muy contaminantes.

TE PUEDE INTERESAR

El invento que permite producir hidrógeno limpio a escala industrial

Omar Kardoudi

Sin embargo, los gobiernos de todo el mundo han puesto en marcha ambiciosos planes para abaratar su producción. Además, estamos viendo muchos avances en la tecnología que se usa para su extracción. Un ejemplo es el nuevo catalizador de níquel y cobalto descubierto por un grupo de investigadores de la Universidad de Curtin, en Australia, que emplea menos energía y obtiene una extracción mayor y que abre la puerta a la producción de hidrógeno ‘verde’ barato a gran escala.

Si para llegar al objetivo de cero emisiones en 2050 necesitamos emplear una combinación de fuentes de energía sostenibles, lo mismo habrá que hacer con los coches. Por mucho que sean la apuesta principal en estos momentos, los coches de baterías de litio están en un callejón sin salida. Una de las soluciones es encontrar nuevos materiales para baterías que no sean tan escasos como el litio y que amplíen su eficiencia. Otra es dejar de poner todos los huevos en la misma cesta y buscar formas alternativas de hacer funcionar un coche eléctrico. Por ahora, solo algunos fabricantes de coches están empezando a apostar por vehículos con pilas de combustible de hidrógeno, pero el nuevo catalizador de los investigadores de la UB podría hacer que se unieran muchos más.