El hidrógeno verde lleva años presentándose como una de las grandes alternativas para descarbonizar industrias que todavía dependen de los combustibles fósiles. Sin embargo, existe un problema que sigue frenando su expansión: producirlo requiere equipos complejos, electricidad abundante y materiales que pueden resultar extraordinariamente caros. Entre ellos destaca el platino, un metal precioso cuya resistencia a la corrosión lo convierte en un componente difícil de sustituir.
Ahora, un equipo de la Universidad Técnica de Viena (TU Wien) ha descubierto que podría utilizarse hasta un 88% menos de platino en determinados componentes sin comprometer su funcionamiento. La solución no consiste en encontrar un nuevo metal ni en rediseñar por completo los electrolizadores, sino en reducir una capa protectora hasta un espesor casi inimaginable. Los resultados, publicados en ACS Applied Materials & Interfaces, apuntan a una manera de ahorrar recursos en una de las tecnologías más prometedoras de la transición energética.
El problema no era encontrar más platino, sino descubrir cuánto necesitaban realmente
Los electrolizadores utilizan electricidad para separar las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. Cuando esa energía procede de fuentes renovables, el proceso permite obtener hidrógeno con emisiones potencialmente mucho menores que las de los métodos convencionales.
Entre las tecnologías más interesantes se encuentran los electrolizadores de membrana de intercambio protónico (PEM), capaces de adaptarse a las fluctuaciones de generación de parques solares y eólicos. Pero las condiciones electroquímicas de su interior son agresivas y pueden deteriorar sus componentes metálicos.
Uno de esos componentes son las placas bipolares, responsables de proporcionar estabilidad mecánica, transportar agua y gases y conducir electricidad. Según la Universidad Técnica de Viena, pueden representar hasta el 30% del coste de un sistema de electrólisis.
Habitualmente se fabrican utilizando titanio, un metal resistente a la corrosión que presenta un inconveniente: cuando se oxida, desarrolla una capa superficial que dificulta el paso de la corriente eléctrica. Para evitarlo, las placas reciben un recubrimiento de platino. Sin embargo, los investigadores se preguntaron si realmente era necesario utilizar películas de cientos de nanómetros de espesor para conseguir esa protección.
Una capa ocho veces más delgada consiguió resistir donde otra terminó deteriorándose
El equipo, encabezado por Arno Gitschthaler y con participación de Helmut Riedl-Tragenreif, analizó películas de platino depositadas sobre titanio y sometidas a condiciones electroquímicas exigentes. Los resultados permitieron identificar un límite importante. Cuando el recubrimiento tenía apenas ocho nanómetros, aparecían defectos, se liberaban mayores cantidades de iones metálicos y la protección comenzaba a deteriorarse. En cambio, una capa de 24 nanómetros conservó su conductividad eléctrica y permaneció prácticamente intacta durante las pruebas.
La diferencia es considerable. Frente a un recubrimiento de referencia de 200 nanómetros, el nuevo espesor permitiría utilizar solo el 12% del platino original. Los autores estimaron una carga de aproximadamente 57 microgramos de platino por centímetro cuadrado de superficie. El estudio científico también reveló por qué las películas demasiado delgadas pueden fallar. Cuando aparece un pequeño defecto, el titanio queda expuesto y comienza a oxidarse. En determinadas condiciones pueden formarse burbujas de oxígeno en la interfaz, generando tensiones mecánicas que favorecen nuevos desprendimientos.
El proceso termina convirtiéndose en una cadena de deterioro. Por eso, la clave no está únicamente en utilizar menos material, sino en garantizar que el recubrimiento forme una barrera suficientemente continua y resistente.
El ahorro podría ser enorme, pero todavía falta demostrarlo a escala industrial
El descubrimiento abre una posibilidad económica importante. Reducir el consumo de platino permitiría abaratar determinados componentes, disminuir la dependencia de un metal escaso y reducir potencialmente el impacto asociado a su extracción. Sin embargo, ahorrar un 88% del platino de una película protectora no significa abaratar un 88% el electrolizador ni el hidrógeno producido. Los equipos incorporan numerosos componentes adicionales, y el coste final también depende de la electricidad, el mantenimiento y las horas de funcionamiento. Además, el platino estudiado corresponde a un recubrimiento protector, no a todos los catalizadores utilizados durante la electrólisis.
Los investigadores advierten que el espesor óptimo dependerá de la técnica de fabricación y de la uniformidad de cada película. Será necesario comprobar su resistencia durante periodos prolongados y demostrar que puede fabricarse de manera reproducible sobre superficies industriales. Aun así, el experimento deja una conclusión especialmente prometedora: una de las grandes barreras económicas del hidrógeno renovable podría reducirse no utilizando materiales nuevos, sino aprendiendo a utilizar con mucha más precisión los que ya tenemos.
