Logro colosal de la ciencia española: investigadores de Madrid logran una perovskita que produce hidrógeno verde a partir de agua

La perovskita es un material con una estructura cristalina de tres capas que le confiere propiedades eléctricas, magnéticas y catalíticas poco habituales en otros compuestos. Durante décadas se investigó su uso en electrónica y en células solares, donde han demostrado rendimientos que superan a los materiales convencionales.

En los últimos años, parte de esa investigación se ha orientado hacia otro frente: usarlas como catalizador para dividir el agua y liberar hidrógeno de forma directa, sin depender de la electricidad de red. Esa es la línea que ha seguido un equipo de cinco universidades y centros de investigación madrileños. 

La perovskita española que separa el hidrógeno del agua con energía solar

El trabajo que nos atañe a continuación fue publicado en la revista Small Structures y demuestra que uno de los compuestos de la perovskita puede dividir el agua de forma estable y repetible, con un comportamiento que los propios investigadores no esperaban encontrar.

Siendo más específicos, el material es una perovskita de óxido metálico denominada SrFe₀.₉Mo₀.₁O₃₋δ (basada en estroncio, hierro y molibdeno).

Fue desarrollada por un equipo que integra la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), la Universidad San Pablo-CEU, la CUNEF Universidad, la Universidad Complutense de Madrid y el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC). Los investigadores principales son Daniel Farías (UAM) y Gloria Anemone (CUNEF).

El estudio se basa en datos experimentales verificados mediante análisis de sincrotrón, lo que aporta un nivel de precisión estructural difícil de alcanzar con otras técnicas.

Lo que distingue a este compuesto de los demás ensayados hasta ahora es su temperatura de operación, de nada más y nada menos que 800 °C. Cabe señalar aquí que los procesos termoquímicos de división del agua requerían hasta la fecha temperaturas superiores a los 3.000 °C, lo que los hacía inviables fuera del laboratorio.

Los 800 °C del nuevo material pueden alcanzarse con sistemas de energía solar concentrada, tecnología que ya existe y que se emplea en instalaciones termosolares de torre como la planta Gemasolar, en Sevilla.

El mecanismo que nadie esperaba encontrar dentro de una perovskita

Desde luego, lo que más sorprendió al equipo no fue la temperatura de trabajo, sino la forma en que la perovskita reacciona. Los materiales de este tipo usados para dividir el agua suelen operar mediante ciclos redox.

En un primer paso, el catalizador libera oxígeno; en el segundo, lo recupera al entrar en contacto con el agua para producir hidrógeno. La SrFe₀.₉Mo₀.₁O₃₋δ no sigue ese patrón.

Cuando los investigadores pusieron el material en contacto con agua a 800 °C, este liberó oxígeno, pero no lo recuperó en el paso siguiente. Eso indica que la reacción avanza por una ruta química distinta a la descrita en la bibliografía para compuestos similares.

Para descartar que el hidrógeno detectado pudiera provenir de una fuente distinta al agua, el equipo repitió los experimentos con agua pesada (D₂O): el deuterio registrado confirmó que el hidrógeno procedía exclusivamente del agua introducida, sin contaminación ni reacciones secundarias.

Treinta ciclos sin degradación: lo que convierte este resultado en algo importante para la ciencia

El argumento de mayor peso para aplicaciones reales es la propia estabilidad. El equipo sometió a la perovskita a más de 30 ciclos consecutivos de producción de hidrógeno y verificó mediante difracción de rayos X con radiación de sincrotrón que la estructura cristalina del material no experimentaba degradación apreciable.

La robustez estructural es la diferencia entre un hallazgo de laboratorio y un material candidato a escala industrial.

El hidrógeno producido por esta vía no genera emisiones de CO₂ si la energía que lo impulsa proviene del sol, lo que lo sitúa dentro de la categoría de hidrógeno verde. La combinación de temperatura moderada, fuente renovable y estabilidad demostrada convierte a este compuesto en una de las candidatas más sólidas publicadas hasta ahora en esta línea de investigación.

El trabajo deja además una pregunta abierta sobre la naturaleza del mecanismo catalítico. Que la perovskita no siga el ciclo redox estándar sugiere que la división del agua puede ocurrir por rutas no exploradas.

Entender el «por qué» sucede esto podría guiar el diseño de materiales más eficientes en el futuro próximo.