La investigación de la USC que podría ser clave para producir el combustible del futuro

El hidrógeno verde no emite gases efecto invernadero a la atmósfera y está llamado a convertirse en uno de los combustibles del futuro. La Unión Europea lo considera una de las piedras angulares de cara a combatir el cambio clímático. En los últimos años se han sucedido las investigaciones para que esta tecnología acabe de despuntar y se rebajen los costes de producción. También en la Universidade de Santiago (USC), que acaba de publicar en la prestigiosa revista Advanced Materials, un descubrimiento sobre el papel que puede jugar un elemento abundante como el vanadio en la producción de esta nueva fuente energética. El hidrógeno verde servirá como combustible para vehículos, pero también para suministrar energía a la industria o a las viviendas.

Para producir hidrógeno que sirva como combustible es necesario un proceso químico denominado electrólisis. El método utiliza una corriente eléctrica para separar el hidrógeno del oxígeno que hay en el agua. Según explicó ayer la USC en una nota de prensa, la electrólisis "depende de catalizadores eficientes y estables en condiciones ácidas, tradicionalmente basados en metales preciosos como el iridio y el platino" . Ahora un equipo del Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (Ciqus) de la Universidade de Santiago de Compostela (USC), liderado por la investigadora María Giménez-López, ha logrado un avance fundamental hacia alternativas basadas en elementos abundantes. Su trabajo demuestra que un mismo compuesto molecular puede actuar como un “interruptor” catalítico, eligiendo entre producir oxígeno o hidrógeno.

Material híbrido

"El núcleo del descubrimiento es un material híbrido que combina un clúster de vanadio (un polioxometalato) con nanotubos de carbono", indica en una nota de prensa la USC . “El ‘interruptor’ no está en el clúster metálico en sí, sino en cómo los cationes orgánicos que lo acompañan están dispuestos”, explica Giménez-López. “Cuando el material se mezcla físicamente con los nanotubos, estos cationes (llamados TRIS⁺) quedan bloqueados en la estructura cristalina. Esto dirige la reacción hacia la producción de oxígeno mediante un mecanismo especial de oxidación. Sin embargo, cuando dejamos que se ensamble de manera dirigida, los mismos cationes TRIS⁺ se liberan, se orientan hacia la superficie y actúan como una ‘esponja de protones’. Este simple cambio en la arquitectura molecular convierte al sistema en un catalizador excepcional para producir hidrógeno”. A nivel molecular, el clúster de vanadio actúa como un reservorio electrónico estable y reversible en ambos casos.

El estudio no solo presenta un candidato prometedor para electrolizadores más sostenibles, sino que propone un nuevo paradigma: la posibilidad de programar la reactividad de catalizadores moleculares mediante el control de su ensamblaje, abriendo un camino racional para diseñar materiales multifuncionales, duraderos y basados en elementos abundantes. El trabajo ha contado con la colaboración de investigadores del Ciceco (Universidad de Aveiro), y se ha llevado a cabo en el Ciqus centro que recibe apoyo financiero de la Unión Europea a través del Programa Galicia FEDER 2021-2027.