Un catalizador con 75% menos platino podría abaratar las celdas de combustible de hidrógeno

Uno de los grandes obstáculos para que las celdas de combustible de hidrógeno sean más accesibles sigue siendo el platino. Ese metal funciona muy bien como catalizador, pero es caro y escaso. Un nuevo estudio propone una forma de recortar ese costo sin perder desempeño: usar una aleación que contiene mucho menos platino y modificar su estructura a escala atómica mediante compresión mecánica controlada.

El trabajo se centró en una reacción decisiva para este tipo de dispositivos, la llamada reducción de oxígeno. En una celda de combustible, esa reacción ocurre en uno de los electrodos y ayuda a convertir la energía química del hidrógeno en electricidad, con agua como producto final. El problema es que suele avanzar con lentitud, por lo que necesita catalizadores muy eficientes. Ahí es donde el platino domina desde hace años y, al mismo tiempo, encarece la tecnología.

Los investigadores probaron películas delgadas de una aleación de cobre y platino, conocida como Cu3Pt, depositadas sobre una base elástica de níquel y titanio. Al comprimir ese soporte, lograron alterar levemente la distancia entre los átomos de la superficie activa. Aunque el cambio es diminuto, puede modificar cuánto se adhieren a ella las moléculas y fragmentos involucrados en la reacción. Esa sintonía fina permitió que el material trabajara casi al nivel del platino puro pese a usar cerca de una cuarta parte de ese metal.

Según los resultados reportados, el mejor diseño alcanzó un potencial de 855 milivoltios para la reacción estudiada, frente a 856 milivoltios en un electrodo de platino puro. La diferencia es mínima, pero el ahorro en material precioso es grande. Si ese tipo de estrategia logra trasladarse a dispositivos más cercanos al uso real, podría ayudar a reducir el costo de uno de los componentes más caros de las celdas de combustible.

La importancia del hallazgo no está solo en reemplazar parte del platino por un metal más barato como el cobre. También muestra que el rendimiento de un catalizador no depende únicamente de su composición química, sino de cómo están tensados o comprimidos sus átomos en la superficie. En otras palabras, la estructura mecánica del material puede convertirse en una herramienta adicional de diseño para tecnologías energéticas más eficientes.

Eso abre una vía interesante para la transición energética. Las celdas de combustible son una de las opciones para mover vehículos pesados, almacenar energía o suministrar electricidad en contextos donde las baterías no siempre resultan ideales. Si los catalizadores necesarios se vuelven más baratos sin perder demasiada eficiencia, esas aplicaciones podrían ganar terreno.

Aún así, el avance debe leerse con cautela. El estudio evaluó materiales modelo en condiciones de laboratorio y se concentró en una reacción específica, no en una celda de combustible comercial completa funcionando durante miles de horas. Todavía falta saber cómo respondería este enfoque ante problemas reales de durabilidad, fabricación a gran escala y costos industriales. Pero como prueba de principio, sugiere que una pequeña deformación controlada puede rendir casi tanto como una gran cantidad adicional de platino.