Un equipo de investigación liderado por la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, ha desarrollado una nueva vía para producir hidrógeno gaseoso utilizando únicamente luz solar, agua y diminutas partículas de plástico conductor de electricidad, sin recurrir al escaso y costoso platino. El avance abre la puerta a una producción de hidrógeno más eficiente, sostenible y económicamente viable.
El hidrógeno es considerado una pieza clave en la transición energética global. Aunque su uso no genera emisiones —ya que solo produce agua como subproducto—, su producción a gran escala sigue enfrentando importantes retos ambientales y tecnológicos. Uno de los principales obstáculos ha sido la dependencia del platino como cocatalizador en los procesos de producción de hidrógeno mediante energía solar y agua.
Las reservas de platino son limitadas y su extracción implica impactos ambientales y riesgos para la salud humana. Además, su producción está altamente concentrada en unos pocos países, como Sudáfrica y Rusia, lo que incrementa su costo y vulnerabilidad geopolítica.
Fotocatálisis eficiente sin metales preciosos
En un estudio publicado en la revista científica Advanced Materials, el equipo encabezado por el profesor Ergang Wang, del Departamento de Química e Ingeniería Química de Chalmers, demuestra que es posible producir hidrógeno solar de manera eficiente sin utilizar platino.
El proceso se basa en nanopartículas de polímeros conjugados, un tipo de plástico conductor de electricidad capaz de absorber la luz solar. Al sumergirse en agua y exponerse a una fuente de luz que simula el espectro solar, estas partículas activan un proceso de fotocatálisis que genera hidrógeno visible en forma de burbujas casi de inmediato.
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En el reactor de laboratorio de Chalmers, el gas producido se canaliza hacia un sistema de almacenamiento, donde la cantidad de hidrógeno generado puede medirse en tiempo real, confirmando la eficiencia del proceso.
Superar el “miedo al agua” de los polímeros
Uno de los grandes desafíos históricos de los polímeros conjugados ha sido su baja compatibilidad con el agua, un factor crítico para la producción de hidrógeno mediante fotocatálisis. El equipo de Chalmers logró superar esta limitación mediante un diseño avanzado de materiales a nivel molecular.
“Desarrollar fotocatalizadores eficientes sin platino ha sido un sueño de larga data en este campo”, explica Alexandre Holmes, investigador de Chalmers y coautor principal del estudio. “Al modificar la estructura del polímero, logramos que las partículas sean más flexibles, hidrofílicas y compatibles con el agua, lo que acelera la conversión de luz solar en hidrógeno”.
Gracias a estas mejoras, un solo gramo del material polimérico puede producir hasta 30 litros de hidrógeno por hora, una cifra que rivaliza —e incluso supera— el rendimiento de algunos sistemas basados en platino.
Producción más limpia y sin químicos nocivos
Otro aspecto relevante del avance es que investigaciones paralelas del mismo grupo han demostrado que este plástico conductor de electricidad puede fabricarse sin el uso de productos químicos peligrosos, lo que reduce aún más su impacto ambiental y su costo de producción.
Actualmente, el proceso experimental emplea vitamina C como antioxidante de sacrificio, un aditivo que dona electrones para evitar que la reacción se detenga y permite alcanzar altas tasas de producción en laboratorio. Sin embargo, este no es el objetivo final.
Hacia la división total del agua con energía solar
El siguiente gran paso del equipo de Chalmers es lograr un sistema que funcione exclusivamente con luz solar y agua, sin aditivos químicos. Para ello, buscan desarrollar materiales capaces de dividir simultáneamente las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno, replicando un proceso de fotosíntesis artificial verdaderamente sostenible.
“Eliminar el platino de este sistema es un avance clave hacia la producción sostenible de hidrógeno para la sociedad”, afirma el profesor Ergang Wang. “Ahora estamos explorando nuevos materiales y estrategias para lograr la descomposición completa del agua sin aditivos. Es un desafío que tomará algunos años más, pero estamos convencidos de que vamos por el camino correcto”.
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