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La carrera por producir hidrógeno verde más barato y eficiente acaba de sumar un nuevo actor desde Madrid. Un grupo de investigadores españoles ha desarrollado una perovskita capaz de separar agua y generar hidrógeno a 800ºC sin degradarse tras 30 ciclos consecutivos, un avance que podría abrir nuevas vías para el almacenamiento de energía renovable y la descarbonización industrial.
El hallazgo ha sido realizado por científicos de la Universidad Autónoma de Madrid, la Universidad Complutense de Madrid, la Universidad San Pablo-CEU, IMDEA Nanociencia y el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid del CSIC, entre otros centros. El estudio se publicó en la revista científica Small Structures.
Una perovskita muy especial
Aunque el término “perovskita” suele asociarse a paneles solares de nueva generación, en realidad define una estructura cristalina con propiedades muy versátiles para aplicaciones energéticas. La clave del trabajo está en una perovskita denominada SrFe₀,₉Mo₀,₁O₃₋δ, un óxido compuesto por estroncio, hierro, molibdeno y oxígeno.
En este caso, el material logró dividir moléculas de agua y liberar hidrógeno molecular utilizando calor. La temperatura empleada, 800ºC, sigue siendo elevada, pero está muy por debajo de los más de 3.000 kelvin necesarios para romper agua mediante termólisis directa convencional.
Esa diferencia es importante porque abre la puerta a usar sistemas de energía solar de concentración. Estas instalaciones utilizan espejos para concentrar radiación solar y generar altas temperaturas sin recurrir a combustibles fósiles. Según el Departamento de Energía de Estados Unidos, estos ciclos termoquímicos pueden operar entre 500 y 2.000ºC.
Uno de los aspectos más relevantes del estudio es que el hidrógeno obtenido procedía realmente del agua y no de residuos presentes en el sistema experimental. Para demostrarlo, los investigadores utilizaron agua pesada (D₂O), que contiene deuterio en lugar de hidrógeno convencional. Posteriormente, mediante espectrometría de masas, confirmaron que el gas liberado coincidía con el agua introducida durante el ensayo.
La otra gran ventaja de esta perovskita desarrollada en Madrid es su estabilidad estructural. Muchos materiales similares pierden eficiencia rápidamente debido a procesos de degradación térmica o alteraciones químicas durante los ciclos de producción de hidrógeno. Sin embargo, este compuesto mantuvo su estructura cristalina intacta tras 30 ciclos consecutivos a 800ºC.
Los análisis realizados mediante difracción de rayos X de sincrotrón no detectaron segregación de fases ni transformaciones irreversibles. Aunque 30 ciclos todavía están lejos de una aplicación industrial real, donde serían necesarios miles, el resultado sitúa a esta perovskita entre las más prometedoras para futuras tecnologías termoquímicas.
Además, el comportamiento químico observado sorprendió a los propios investigadores. La mayoría de materiales usados en división termoquímica del agua funcionan mediante ciclos redox: primero liberan oxígeno y después lo recuperan al reaccionar con vapor de agua. Sin embargo, la perovskita madrileña parece seguir un mecanismo distinto.
Los análisis de absorción de rayos X no detectaron los cambios habituales en los estados de oxidación del hierro y el molibdeno. En cambio, el material mostró expansiones y contracciones reversibles de su red cristalina al entrar en contacto con agua. Eso apunta a una ruta química alternativa todavía no completamente comprendida.
Ese detalle puede ser decisivo para el futuro del hidrógeno verde. Comprender cómo se comporta el oxígeno dentro de estas estructuras permitiría diseñar nuevos materiales más eficientes, más baratos y capaces de funcionar a temperaturas incluso inferiores.
Por ahora, los investigadores reconocen que el sistema sigue lejos de la comercialización. Todavía falta medir la eficiencia energética real, la producción exacta de hidrógeno por cantidad de material y su comportamiento en reactores de mayor escala. Pero el descubrimiento confirma que existen alternativas prometedoras a la electrólisis convencional para producir hidrógeno renovable.