Científicos desarrollan microambiente ácido que protege los electrolizadores PEM del agua contaminada, facilitando su uso en el mundo real.
- Nueva estrategia para electrolizadores PEM
- Produce hidrógeno con agua del grifo
- Usa óxidos ácidos de Brønsted para evitar degradación
- Más de 3.000 horas de operación continua
- Reducción de costos en purificación de agua
- Avance clave para hidrógeno verde más accesible
Transformar el agua del grifo en hidrógeno: nueva estrategia permite a los electrolizadores PEM usar agua impura
Los electrolizadores PEM (de membrana de intercambio protónico) son dispositivos clave en la transición hacia una economía del hidrógeno. Permiten producir hidrógeno de alta pureza a partir de agua y electricidad renovable. Sin embargo, uno de sus mayores desafíos ha sido su dependencia de agua ultrapura, lo que limita su implementación a gran escala debido a los altos costos de purificación y mantenimiento.
Una solución innovadora desde la catálisis
Un equipo de investigadores de la Universidad de Tianjin ha desarrollado una estrategia para modificar los catalizadores del cátodo de estos electrolizadores, permitiendo su funcionamiento con agua del grifo o agua con impurezas. Esto se logra creando un microambiente ácido local, mediante el uso de óxidos ácidos de Brønsted, como el MoO₃₋ₓ, incorporado en un catalizador de platino y carbono (Pt/C).
Resultados concretos: rendimiento y durabilidad
El nuevo diseño ha demostrado un funcionamiento estable durante más de 3.000 horas a una densidad de corriente de 1,0 A/cm², una cifra comparable a la de los electrolizadores de última generación que usan agua pura. Se comprobó que el óxido ácido reduce el pH local, lo que:
- Aumenta la velocidad de producción de hidrógeno.
- Inhibe la deposición de contaminantes en el cátodo.
- Evita la degradación prematura de la membrana.
Además, los experimentos mostraron que el electrolizador pudo operar sin deterioro significativo frente a impurezas como iones de sodio (Na⁺), calcio (Ca²⁺) y hierro (Fe³⁺), presentes comúnmente en el agua potable.
Implicaciones tecnológicas clave
Permitir el uso de agua no purificada en electrolizadores PEM representa una transformación profunda para su viabilidad en contextos reales, donde el acceso a agua ultrapura es costoso o inviable. Esta estrategia:
- Reduce la complejidad de los sistemas.
- Disminuye el consumo energético asociado a la purificación.
- Extiende la vida útil de los dispositivos.
- Reduce los costes de operación y mantenimiento.
Potencial de esta tecnología
El hidrógeno verde es una pieza central para descarbonizar sectores industriales y del transporte pesado, que hoy dependen de combustibles fósiles. Esta innovación:
- Facilita la adopción masiva de electrolizadores en regiones con recursos limitados.
- Disminuye la huella hídrica del proceso.
- Hace más viable la producción descentralizada de hidrógeno renovable.
- Acelera la transición hacia una economía baja en carbono.
Poder generar hidrógeno directamente del agua del grifo, sin comprometer la eficiencia ni la durabilidad del sistema, representa un paso crucial hacia una infraestructura energética verdaderamente sostenible y accesible.
Más información: Ruguang Wang et al, Cathode catalyst layers modified with Brønsted acid oxides to improve proton exchange membrane electrolysers for impure water splitting, Nature Energy (2025). DOI: 10.1038/s41560-025-01787-9
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