Un catalizador alimentado con luz solar potencia la producción de hidrógeno verde en un 800%

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Linköping, en Suecia, ha dado un paso de gigante en el camino hacia una producción de hidrógeno verdaderamente sostenible. Mediante el desarrollo de un nuevo catalizador alimentado por luz solar se ha conseguido mejorar en un 800% la eficiencia en la producción de hidrógeno verde.

Este avance sitúa la tecnología más cerca de convertirse en una alternativa viable y limpia frente a los combustibles fósiles tradicionales, especialmente en sectores donde la electrificación directa resulta impracticable.

Revolución en la producción de hidrógeno verde gracias a la energía solar

El hidrógeno, sobre todo en su versión “verde”, se perfila como un vector energético estratégico para sectores que requieren alta densidad energética y que no pueden confiar en baterías, como el transporte marítimo, aéreo y pesado. Sin embargo, la producción de hidrógeno mediante fuentes renovables como la energía solar se ha visto limitada históricamente por su baja eficiencia. El hito comunicado por los investigadores suecos cambia notablemente este panorama.

El equipo liderado por Jianwu Sun ha conseguido multiplicar por ocho el rendimiento de los materiales convencionales para la división del agua —reacción fundamental para generar hidrógeno verde— usando únicamente energía solar. Este impulso técnico podría acercar la producción de hidrógeno verde a los niveles necesarios para una adopción industrial más amplia y a un coste competitivo, reduciendo radicalmente la huella de carbono asociada a su obtención.

Un material multicapa con propiedades únicas

La clave del avance reside en el diseño de un material compuesto de tres capas, cuidadosamente desarrollado para maximizar la absorción de luz solar y la eficiencia en la generación de cargas eléctricas utilizadas en la división del agua. La primera base del material es el carburo de silicio cúbico (3C-SiC), conocido por su capacidad para captar de forma eficaz la energía del sol y facilitar la reacción fotoquímica de separación del agua en hidrógeno y oxígeno.

Sobre esta capa se aplica un recubrimiento de óxido de cobalto y, finalmente, una tercera capa formada por un catalizador especializado para potenciar la eficiencia del proceso. La estructura multicapa ha sido diseñada para optimizar la interacción entre los diferentes componentes, consiguiendo que la generación y separación de las cargas eléctricas —esenciales para dividir las moléculas de agua— sea mucho más efectiva y evitando que las cargas positivas y negativas se recombinen y se neutralicen, lo que en tecnología anterior suponía una importante pérdida de eficiencia.

Según el propio Jianwu Sun, el principal reto técnico consistía en comprender la función específica de cada una de las capas y cómo contribuyen al rendimiento global del sistema. El resultado ha sido un material con una eficiencia ocho veces mayor en la descomposición fotoquímica del agua en comparación con el carburo de silicio cúbico utilizado de forma aislada.

Hidrógeno verde: alternativa para la industria pesada y contraste con el hidrógeno gris

La importancia de este desarrollo tecnológico recae, en gran medida, sobre su potencial para sustituir al llamado hidrógeno “gris”, que sigue siendo el predominante en el mercado. Actualmente, casi todo el hidrógeno comercial se produce a partir de combustibles fósiles en procesos que liberan grandes cantidades de dióxido de carbono; la producción de una sola tonelada de hidrógeno gris puede causar la emisión de hasta diez toneladas de CO₂, perpetuando una dependencia de las fuentes no renovables.

La opción del hidrógeno verde —producido con energía renovable, sin emisiones de carbono— se presenta, por tanto, como una solución estratégica para sectores industriales que no pueden electrificarse fácilmente. Cargas pesadas como camiones, barcos o aviones requieren una fuente energética eficiente que no dependa de baterías voluminosas o pesadas, y el hidrógeno responde a estas necesidades. Hacer que este hidrógeno sea realmente verde y competitivo en términos de costes y eficiencia constituye un objetivo central para la descarbonización global.

Retos técnicos y perspectivas futuras del hidrógeno verde solar

A pesar de los progresos realizados, la comercialización de esta tecnología aún enfrenta diversos desafíos. La eficiencia actual de los materiales más adelantados ronda apenas entre el 1% y el 3%, mientras que el umbral considerado viable comercialmente se fija en un 10%. Alcanzar esta barrera permitiría una producción de hidrógeno verde económicamente atractiva y competitiva con las técnicas que emplean fuentes renovables indirectamente, como la electrólisis con electricidad solar o eólica complementaria.

El equipo de investigación sueco reconoce la complejidad que implica seguir incrementando la eficiencia del proceso, y aunque el actual avance representa un hito significativo, se estima que serán necesarios entre cinco y diez años para conseguir materiales capaces de alcanzar el ansiado rendimiento del 10% únicamente con energía solar. Si este objetivo se cumple, se espera que el coste de producir hidrógeno verde disminuya sensiblemente, facilitando su adopción masiva y permitiendo una transición efectiva hacia un modelo energético más limpio y sostenible.

En suma, el desarrollo de materiales más eficientes para la producción de hidrógeno verde marca un capítulo prometedor en la innovación energética, con consecuencias directas sobre la viabilidad de reemplazar los combustibles fósiles en sectores clave de la economía global.