Para facilitar la liberación posterior del hidrógeno, investigadores del Instituto de Química Inorgánica de la Universidad de Kiel (CAU) y sus socios cooperantes han desarrollado un catalizador más activo y rentable. Los resultados se obtuvieron como parte del proyecto emblemático de hidrógeno TransHyDE y se publicaron recientemente en Nature Communications. .

La capacidad de almacenar energía procedente de la energía eólica o solar juega un papel clave en la transición energética. "El almacenamiento de energía en forma de compuestos químicos como el hidrógeno tiene muchas ventajas. La densidad energética es alta y la industria química también necesita hidrógeno para muchos procesos", afirma Malte Behrens, profesor de química inorgánica en la Universidad de Kiel. Además, se puede producir "hidrógeno verde" mediante electrólisis utilizando electricidad procedente de fuentes de energía renovables sin producir CO₂ .

Ya existe infraestructura para el amoníaco

Pero transportar hidrógeno directamente desde regiones donde la energía eólica y solar es barata no es fácil. Una alternativa interesante es la conversión química en amoníaco. El amoníaco contiene una cantidad relativamente alta de hidrógeno y ya existe una infraestructura bien desarrollada para su transporte al extranjero.

"El amoníaco se puede licuar fácilmente para su transporte, ya se produce a escala de megatones y se envía y comercializa en todo el mundo", afirma el Dr. Shilong Chen, líder del subproyecto de Kiel en el proyecto TransHyDE "AmmoRef".

Los dos científicos del área de investigación prioritaria de la CAU, KiNSIS (Kiel Nano, Surface and Interface Science), colaboran con colegas de Berlín, Essen, Karlsruhe y Mülheim/Ruhr. Juntos están investigando cómo se puede liberar catalíticamente hidrógeno a partir de amoníaco después del transporte. Su catalizador recientemente desarrollado acelera significativamente esta reacción.

AmmoRef es uno de los diez proyectos TransHyDE. Científicos de un total de ocho instituciones están trabajando en varios subproyectos para mejorar las tecnologías de transporte de hidrógeno. Los resultados se incorporarán a las recomendaciones para la infraestructura nacional de hidrógeno.

La combinación de metales hace que el catalizador sea altamente activo

"Un catalizador acelera una reacción química y, por tanto, es directamente responsable de la eficiencia de los procesos químicos y de la conversión de energía", explica Behrens. Cuanto más rápido tenga lugar el proceso de reformado del amoníaco, menores serán las pérdidas de conversión causadas por el almacenamiento químico de hidrógeno en amoníaco.

"Nuestro catalizador tiene dos características especiales", afirma Chen. "En primer lugar, está hecho de hierro y cobalto, metales básicos relativamente económicos. En segundo lugar, hemos desarrollado un proceso de síntesis especial que permite una carga metálica muy alta de este catalizador."

Hasta el 74% del material está compuesto por nanopartículas metálicas activas, que están dispuestas entre las partículas de soporte de manera que se forman cavidades a escala nanométrica, que parecen una nanoesponja metálica porosa. "También es decisiva la combinación de ambos metales en una aleación", explica Behrens. Por sí solos, ambos metales son menos activos catalíticamente. La combinación crea superficies bimetálicas altamente activas con propiedades que de otro modo sólo se conocen en metales preciosos mucho más caros.

"Continuaremos investigando este catalizador en el consorcio AmmoRef, en el que también participan empresas industriales, y lo trasladaremos de la investigación básica a la aplicación", anuncia Behrens sobre los próximos pasos. Para ello, el equipo de Kiel trabajará ahora para ampliar la síntesis.