En vez de emitir gases de efecto invernadero a la atmósfera como lo hace la gasolina, las pilas pueden producir hidrógeno liberado del agua. Hasta ahora, la forma limpia para producir hidrógeno requería del uso de metales preciosos prohibitivamente caros. Sin embargo, unos científicos han desarrollado un dispositivo de bajo costo que utiliza una simple batería AAA –de aquellas que se pueden conseguir en cualquier tienda– para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno gaseoso. El trabajo fue publicado en Nature Materials el pasado mes de agosto.
Mediante la combinación de gas hidrógeno almacenado con el oxígeno del aire, las células de combustible del hidrógeno producen electricidad para los autos eléctricos. Pero algunos de los llamados vehículos de cero emisiones funcionan con hidrógeno a partir de gas natural, que sigue siendo un combustible fósil.
Para producir hidrógeno de forma libre de emisiones, los científicos hacen uso de corrientes eléctricas para separar los átomos de hidrógeno y oxígeno del agua, proceso llamado electrólisis. Si pones dos electrodos en agua pura y pasas electricidad a través de ellos, aparece hidrógeno en el cátodo cargado negativamente, mientras que el oxígeno aparece en el ánodo cargado positivamente, explica Science. El problema es que esos electrodos requieren de catalizadores de metales preciosos. Los metales caros conducen bien la electricidad sin descomponerse fácilmente en el agua.
Para un separador de aguas de menor costo, un equipo liderado por Hongjie Dai de Stanford buscó un enfoque más económico, usando abundante níquel y hierro para sus electrocatalizadores. Estos fueron suficientes para dividir el agua a temperatura ambiente con una sola batería de 1,5 voltios (como se muestra en la foto superior). Observe cómo los gases están burbujeando hacia la superficie.
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“Esta es la primera vez que se utilizan catalizadores de metales no preciosos para dividir el agua a un voltaje tan bajo“, explica Dai en un comunicado de prensa. “Es notable, ya que normalmente se necesitan metales caros, como el platino o iridio, para lograr ese voltaje”.
Y resulta que, una estructura de níquel/óxido de níquel fue más activo que el metal de níquel puro o óxido de níquel puro. “Esta nueva estructura favorece la electrocatálisis del hidrógeno”, dice Dai, “pero todavía no entiendemos plenamente la ciencia detrás de ella”.
Debido a que su electrocatalizador de bajo costo reduce el voltaje necesario para separar el agua, la tecnología podría ahorrarles miles de millones en los costos de electricidad a los productores de hidrógeno, en caso de que se llegue a la producción a gran escala. Pero para el futuro próximo, el equipo se está centrando en la mejoría de la durabilidad. Sus electrodos decaen lentamente con el tiempo y el dispositivo actual tiene una duración de sólo un par de días. Su objetivo es lograr que dure por meses.
