Un equipo de investigación del Laboratorio Nacional de Idaho (INL, por sus siglas en inglés) del Departamento de Energía de los EE.UU. (DOE) desarrolla un nuevo material de electrodo para una celda electroquímica que puede convertir eficientemente el exceso de electricidad y agua en hidrógeno. Cuando aumenta la demanda de electricidad, la celda electroquímica es reversible, convirtiendo el hidrógeno nuevamente en electricidad para la red.
El hidrógeno también podría usarse como combustible para calor, vehículos u otras aplicaciones. Los investigadores han reconocido durante mucho tiempo el potencial del hidrógeno como medio de almacenamiento de energía, explica Dong Ding, ingeniero y coordinador del grupo de procesamiento químico en INL. «El gran desafío del almacenamiento de energía, con sus necesidades de investigación y desarrollo, dio lugar a más oportunidades para el hidrógeno. Estamos apuntando al hidrógeno como el intermediario energético para almacenar energía de manera eficiente», explica Ding.
Los resultados han sido publicados esta semana en la revista Nature Communications.
Mejora de la celda electroquímica
En el artículo publicado, el equipo de investigación describe un nuevo material para el electrodo de oxígeno, el conductor que facilita la división del agua y las reacciones de reducción de oxígeno simultáneamente.
A diferencia de la mayoría de las células electroquímicas, este nuevo material, un óxido de un compuesto llamado perovskita, permite que la célula convierta hidrógeno y oxígeno en electricidad sin hidrógeno adicional.
Anteriormente, los investigadores de INL desarrollaron una arquitectura de malla 3D para el electrodo que hizo que hubiera más superficie disponible para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Ambas tecnologías, el electrodo de malla 3D y el nuevo material del electrodo, permitieron una operación reversible a 400-600 ºC.
Mientras que los electrodos de oxígeno pasados conducían solo electrones e iones de oxígeno, la nueva perovskita es de «triple conducción», explica Ding, lo que significa que conduce electrones, iones de oxígeno y protones. En términos prácticos, el electrodo de triple conducción significa que la reacción ocurre más rápido y de manera más eficiente, por lo que la temperatura de funcionamiento se puede reducir mientras se mantiene un buen rendimiento.
En el futuro, el equipo de investigación de INL espera continuar mejorando la celda electroquímica combinando la innovación de materiales con procesos de fabricación de vanguardia para que la tecnología pueda usarse a escala industrial.