El equipo de investigación del KIST ha creado un catalizador que usa solo 1/20 de la cantidad de iridio que los catalizadores comerciales, gracias a un soporte de carbono de alta durabilidad.
Equipo de Investigación del KIST desarrolla un catalizador de alta eficiencia para la electrólisis del agua con “1/20 de uso de catalizador”
El equipo de investigación del Dr. Kim Myeong-geun y el Dr. Yoo Seong-jong, del Grupo de Investigación de Hidrógeno y Pilas de Combustible en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST, dirigido por el presidente Oh Sang-rok), ha anunciado el desarrollo de un catalizador de electrólisis del agua altamente eficiente, que reduce la cantidad de iridio utilizada a 1/20 de la cantidad empleada en los catalizadores comerciales mediante la introducción de un soporte de carbono de alta durabilidad.
El incremento en la demanda global de hidrógeno ha impulsado la expansión de instalaciones de electrólisis de agua, aunque el elevado costo de los catalizadores de iridio sigue siendo un obstáculo importante. Estos catalizadores han demostrado ser los más eficientes y duraderos para reacciones de electrólisis, pero su precio y la limitada disponibilidad de iridio, que se extrae principalmente en regiones específicas como Sudáfrica, generan una alta inestabilidad en la cadena de suministro. Esto ha motivado el desarrollo de catalizadores que reduzcan la dependencia del iridio.
Innovación en el uso de iridio: reducción de costes y mayor estabilidad
El equipo de investigación ha desarrollado un catalizador de bajo contenido de iridio mediante la introducción de un soporte de carbono altamente durable, que reduce considerablemente el uso del iridio. En las reacciones de electrólisis, el soporte de carbono convencional tiende a oxidarse, produciendo dióxido de carbono cuando se encuentra bajo un voltaje de 1,6 a 2,0 V, lo que hacía urgente el desarrollo de un soporte más estable. Para superar este desafío, los científicos han aplicado un carbono hidrofóbico, caracterizado por su baja interacción con el agua, lo cual ha permitido suprimir las reacciones de corrosión del carbono al mismo tiempo que reduce el uso de iridio.
Además, se introdujo selenio (Se) en el soporte de carbono con el objetivo de mejorar la durabilidad del catalizador de bajo iridio. Uno de los desafíos era que el iridio podía sufrir cambios o disolverse durante la reacción de electrólisis del agua, disminuyendo rápidamente su durabilidad. La introducción de selenio permitió la formación de una fina capa de hidróxido en la superficie del iridio, la cual actúa como una barrera protectora, evitando el cambio y la pérdida de iridio durante la reacción.
Resultados prometedores: rendimiento superior con menor consumo de iridio
Al aplicar el nuevo catalizador de bajo iridio en instalaciones comerciales de electrólisis, se confirmó que el rendimiento mejoró significativamente al reducir la cantidad de iridio a 0,05 mg/cm², es decir, solo el 5% del nivel convencional. Al crear una membrana con ensamblaje de electrodos (MEA) revestida con esta cantidad mínima de iridio y realizar experimentos con una membrana de electrólito de polímero (PEMWE), se registró una densidad de corriente de 3,18 A/cm² a 1,9 V, superando el rendimiento de los catalizadores comerciales, que alcanzan aproximadamente 2,45 A/cm².
Este avance se presenta como una solución para reducir los altos costos asociados a la expansión de las infraestructuras de hidrógeno y abaratar el costo de producción del hidrógeno, ya que se ha logrado un catalizador que mantiene la eficiencia y durabilidad con un uso mínimo de iridio. Para impulsar la comercialización de esta tecnología de electrólisis de agua de bajo iridio, los investigadores planean desarrollar nuevos materiales de soporte y estructuras de catalizadores que incrementen la eficiencia en la producción de hidrógeno.
Impacto en la transición hacia una sociedad basada en el hidrógeno
El Dr. Kim Myeong-geun del KIST subrayó la importancia de este avance: “Hemos presentado una estrategia para desarrollar un soporte que permita la implementación de un catalizador de bajo iridio sin comprometer su rendimiento. Este trabajo no solo reduce el costo de producción del hidrógeno verde, sino que también contribuirá de forma decisiva a la transición hacia una sociedad basada en el hidrógeno”. Además, el equipo tiene previsto incorporar tecnología de síntesis de catalizadores a gran escala para hacer viable esta innovación a nivel industrial.
Este avance representa un paso crucial para la sostenibilidad, ya que la tecnología de electrólisis es fundamental para la generación de hidrógeno verde. Este tipo de hidrógeno, producido sin emisiones contaminantes, es esencial en la transición hacia energías limpias y en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Vía www.kist.re.kr
Gilberto dice
me parece un gran avance para la sostenibilidad del planeta y la conservación de nuestra biodiversidad, gracias.