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Investigadores del Lawrence Berkeley National Laboratory y de la Universidad de California en Irvine han desarrollado un nuevo catalizador de recombinación de gases capaz de reducir en un 95 % las fugas de hidrógeno en electrolizadores alcalinos.
Este nuevo avance podría incrementar significativamente la seguridad y fiabilidad de la producción de hidrógeno renovable a escala industrial. El trabajo ha sido publicado en la revista Nature Energy.
El estudio aborda uno de los principales desafíos de los electrolizadores alcalinos líquidos (LAWE): el denominado hydrogen crossover, un fenómeno por el que parte del hidrógeno generado atraviesa el separador interno y alcanza la zona donde se produce oxígeno. La mezcla de ambos gases puede generar riesgos de inflamación o explosión, especialmente en instalaciones industriales que operan de forma continua durante largos periodos.
La solución propuesta por los investigadores no consiste en impedir físicamente el paso del hidrógeno, sino en incorporar un catalizador de recombinación de gases (GRC) que favorece la reacción inmediata entre el hidrógeno y el oxígeno cuando ambos entran en contacto. Como resultado, el hidrógeno que atraviesa el separador se convierte nuevamente en agua, reduciendo drásticamente el riesgo asociado a la acumulación de gases.
Durante los ensayos, el sistema redujo el cruce de hidrógeno en un 95 % y mantuvo un funcionamiento estable durante más de 1.000 horas con una densidad de corriente de 1 A/cm², sin afectar al rendimiento del electrolizador.
Los investigadores observaron además que los cátodos basados en platino, aunque muy eficaces para acelerar la evolución de hidrógeno, favorecen una mayor concentración de hidrógeno disuelto junto al electrodo, incrementando la probabilidad de que el gas atraviese el separador. El estudio aporta nuevos conocimientos sobre este mecanismo y plantea estrategias para optimizar el diseño de futuras generaciones de electrolizadores.
El desarrollo llega en un momento de fuerte crecimiento de los proyectos de hidrógeno renovable en Europa y Estados Unidos. La mejora de la seguridad de los electrolizadores constituye uno de los aspectos prioritarios para acelerar su implantación en sectores como la industria química, la producción de fertilizantes, el refino, la siderurgia o el almacenamiento de energía renovable.
Para la industria química, donde el hidrógeno es una materia prima esencial en numerosos procesos, este avance puede contribuir al desarrollo de plantas de electrólisis más fiables, eficientes y preparadas para operar a gran escala.
Reducir las fugas de hidrógeno no solo incrementa la seguridad de las instalaciones, sino que también facilita el despliegue de tecnologías necesarias para sustituir progresivamente el hidrógeno de origen fósil por hidrógeno renovable.
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