¿Puede el plomo liderar la revolución del hidrógeno verde?

Un equipo de investigación formado por el profesor Yong-Tae Kim, el Dr. Sang-Mun Jung y Yoona Kim, MSc, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), colaboró con un equipo de investigación dirigido por el profesor Jeong Woo Han de la Universidad Nacional de Seúl en una reciente colaboración para desarrollar un catalizador de reacción de evolución de hidrógeno. Este catalizador minimiza la degradación causada por la corriente inversa en los sistemas de electrólisis de agua alcalina. Su investigación se publicó como artículo de portada en la revista internacional Advanced Functional Materials el 3 de julio.

La electricidad generada a partir de fuentes de energía renovables como la solar, la eólica, la hidráulica y la geotérmica no es constante; fluctúa según las condiciones climáticas y meteorológicas. Para aprovechar y utilizar esta energía, debe almacenarse y entregarse de forma fiable a la red, y el hidrógeno juega un papel crucial en este proceso.

Un método común para producir hidrógeno es el sistema de electrólisis del agua, que genera hidrógeno mediante la electrólisis del agua. El sistema de electrólisis de agua alcalina (AWE), que utiliza una solución alcalina, ofrece ventajas como un coste relativamente bajo y una alta durabilidad. Sin embargo, el suministro de energía intermitente puede provocar la degradación del electrolizador. Cuando no se suministra energía, la corriente inversa puede dañar los electrodos y reducir su durabilidad.

Para abordar este problema, el equipo de investigación introdujo un recubrimiento de plomo (Pb) en un catalizador de níquel (Ni). Aunque el plomo normalmente no se utiliza como catalizador debido a su baja actividad en las reacciones de evolución de hidrógeno, el estudio descubrió que recubrir el níquel, un catalizador de reacción de evolución de hidrógeno, con plomo mejora su rendimiento. El plomo actúa como un co-catalizador, promoviendo tanto la desorción de protones como la disociación del agua, lo que aumenta la eficiencia de la reacción de evolución de hidrógeno.

Además, el equipo de investigación demostró que el catalizador tiene una fuerte resistencia a la corriente inversa a través de las reacciones de oxidación repetitivas cuando el AWE se arrancó y detuvo repetidamente. A diferencia de los catalizadores anteriores que requerían equipos adicionales para abordar el problema de la corriente inversa en los AWE, este nuevo catalizador desarrollado mejora la eficiencia de la reacción de evolución de hidrógeno con solo un recubrimiento de plomo y resiste la corriente inversa simultáneamente.

El profesor Yong-Tae Kim de POSTECH, que dirigió la investigación, comentó: “Este es el primer estudio que aborda la degradación causada por la corriente inversa en los AWE con una solución material”. Expresó su expectativa diciendo: “Esperamos que esta investigación mejore la durabilidad de los AWE y avance la era de una economía de hidrógeno verde”.

La investigación se llevó a cabo con el apoyo del Programa de Descubrimiento de Materiales Futuros del Ministerio de Ciencia y TIC.