• Universitat de València
• Universitat Jaume I

• Pedro Javier Rodríguez Cantó
• Sixto Giménez Julia
• Miguel García Tecedor

En la actualidad, existe cada vez una mayor necesidad de generar energías limpias y renovables para combatir el cambio climático. El uso del H2 como combustible para la generación de electricidad es una de las soluciones más prometedoras en términos de sostenibilidad, al ser completamente limpio, al y tener H2O como único producto de la reacción. Este proceso se realiza en una pila de combustible. La hidrólisis del agua es un proceso que solamente es espontáneo a temperaturas muy elevadas, en torno a 2200ºC. Para llevar a cabo la reacción a temperatura ambiente, se requiere de una gran cantidad de energía extra con respecto a la teóricamente necesaria para llevarla a cabo (+1,23V). Esto es debido a que, como en cualquier reacción química, es necesario superar la energía de activación de la reacción para que esta ocurra. Para reducir la energía necesaria se emplean catalizadores.

A pesar de que el uso de la fotoelectroquímica en la producción de hidrógeno tiene un enorme potencial, hasta el momento no ha sido posible desarrollar una aplicación capaz de competir económicamente con los procedimientos convencionales. Actualmente, los sistemas electrocatalíticos con mejor rendimiento se basan en el uso de metales preciosos (RuO2, IrO2, o Pt) que resultan altamente costosos. Por otro lado, el reformado de metano, permite una obtención barata del hidrógeno (3€/kg), pero con una importante huella de carbono que es imprescindible eliminar. Por ello existe la necesidad de desarrollar nuevos catalizadores basados en metales que sean más abundantes en la corteza terrestre.

Personal investigador de la Universitat de València, de la Universitat Jaume I e Intenanomat S.L. han desarrollado en colaboración un novedoso material basado en óxido de níquel no estequiométrico (NiOx) que muestra excelentes propiedades electrocatalíticas para la electrólisis (oxidación) de agua, mejorando incluso las eficiencias de electrocatalizadores basados en metales preciosos (RuO2, IrO2, o Pt). La tecnología permite la síntesis del electrocatalizador mediante la formulación de diversos precursores de NiOx en disolución para su depósito sobre distintos tipos de sustratos en un único paso mediante diferentes técnicas de impresión. El material resultante presenta excelentes propiedades electrocatalíticas para la oxidación de agua con bajo requerimiento energético. El método de fabricación empleado es a su vez completamente escalable y compatible con técnicas de fabricación en continuo tipo roll-to-roll, en las que se requiere sustratos flexibles o láminas de metal finas.

La invención sería aplicable en electrocatalizadores para la electrocloración y purificación de agua y en pilas de combustible para la generación de electricidad a partir de H2 y O2. También puede utilizarse en la formulación de recubrimientos y pinturas con propiedades fotocatalíticas y en materiales para capas de transporte selectivo de agujeros para la fotovoltaica y la optoelectrónica, como los LED.

El sistema propuesto presenta unas ventajas claras respecto a los sistemas existentes:

• Elevado rendimiento: bajo requerimiento energético y elevada estabilidad.
• Bajo coste de la materia prima. El electrocatalizador está formado principalmente por níquel, uno de los elementos químicos más abundantes (aprox 17€/kg).
• Bajo coste de fabricación. Fabricación mediante métodos industriales en continuo tipo roll-to-roll o por impresión digital tipo ink-jet printing.
• Versatilidad: amplio abanico de aplicaciones en electroquímica, no sólo como electrocatalizador para la electrólisis del agua sino también para reacciones como la electrocloración de agua a partir de salmuera para la potabilización de agua.
• Reducción de costes de funcionamiento del 20-35% en los procesos electroquímicos.

• Patente concedida