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Hidrógeno a partir de aguas residuales: nuevos electrodos buscan reducir la energía necesaria para producirlo
IMDEA Energía desarrolla junto a la Universidad Complutense de Madrid y GFM Fotovoltaica una estrategia basada en recubrimientos nanométricos que aprovecha la urea presente en corrientes residuales agrícolas, ganaderas y urbanas
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Un equipo de IMDEA Energía, en colaboración con la Universidad Complutense de Madrid y GFM Fotovoltaica, ha desarrollado una estrategia para mejorar la producción electroquímica de hidrógeno mediante el aprovechamiento de urea presente en aguas residuales.
La investigación, publicada en Electrochimica Acta, se basa en la modificación de electrodos de acero inoxidable mediante recubrimientos nanométricos de óxidos metálicos. El objetivo es mejorar su comportamiento en procesos de electrólisis de urea, una alternativa que presenta una menor demanda energética que la reacción convencional de ruptura de la molécula de agua.
Recubrimientos nanométricos para mejorar los electrodos
Los investigadores han trabajado sobre acero inoxidable, un material económico y conductor, modificando de forma controlada la composición, el espesor y el tratamiento térmico de los recubrimientos.
Entre las alternativas estudiadas, el óxido de circonio (ZrO₂) calcinado a 400 °C presentó un comportamiento especialmente favorable. El recubrimiento mejoró la respuesta del electrodo y contribuyó a incrementar su estabilidad frente a las condiciones alcalinas y corrosivas del proceso.
El óxido de circonio tratado a 400 °C mostró el mejor comportamiento entre los recubrimientos estudiados, mejorando la respuesta y estabilidad del electrodo de acero inoxidable
La estrategia permite actuar sobre la interfaz entre el electrodo y el electrolito, uno de los elementos que condicionan el comportamiento del sistema en condiciones electroquímicas exigentes.
La urea como vía para reducir el consumo energético del hidrógeno
La producción convencional de hidrógeno mediante electrólisis del agua requiere un elevado aporte energético. Frente a este proceso, el equipo ha evaluado los electrodos utilizando urea como compuesto de descomposición en el electrolito, ya que su oxidación presenta una menor demanda energética.
La investigación abre además la posibilidad de combinar en el futuro la producción de hidrógeno con el tratamiento o valorización de corrientes residuales que contienen compuestos nitrogenados, entre ellas aguas procedentes de actividades agrícolas, ganaderas y urbanas.
La oxidación de urea requiere menos energía que la reacción convencional de ruptura del agua y podría permitir combinar la producción de hidrógeno con el tratamiento de corrientes residuales nitrogenadas
Del electrodo a sistemas más próximos a condiciones reales
Tras los ensayos de laboratorio, los investigadores trabajan ahora en trasladar los resultados a configuraciones electroquímicas más cercanas a condiciones de operación, con el objetivo de comprobar si las mejoras observadas en los electrodos se traducen en un mayor rendimiento y estabilidad del sistema completo.
El trabajo se enmarca en el proyecto NITRO-D-CELL, financiado por el IDAE mediante fondos Next Generation EU, y en el proyecto SOLENER-CM, respaldado por la Comunidad de Madrid. Los resultados permitirán seguir evaluando el potencial de estos recubrimientos de bajo coste en otros procesos electroquímicos vinculados a la producción de hidrógeno.
