Con el objetivo de liderar la b\u00fasqueda de soluciones sostenibles contra el cambio clim\u00e1tico, un equipo de investigadores de la Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias del Tecnol\u00f3gico de Monterrey logr\u00f3 un avance significativo en el campo de las energ\u00edas renovables al desarrollar electrocatalizadores de bajo costo para la producci\u00f3n eficiente de hidr\u00f3geno verde.<\/p>\n\n\n\n
El estudio, liderado por el Dr. Jorge Luis Cholula D\u00edaz y los investigadores Dr. Marcelo Videa y Dr. Faiz Sultan, fue publicado en la prestigiosa revista cient\u00edfica internacional ChemNanoMat (editorial Wiley). Cabe destacar que este logro consolida la posici\u00f3n del Dr. Cholula D\u00edaz en la comunidad cient\u00edfica global, cuya publicaci\u00f3n fue reconocida recientemente como una de las m\u00e1s citadas de dicha revista en 2025, lo que refleja el alto impacto y la relevancia de sus l\u00edneas de investigaci\u00f3n en nanomateriales.<\/p>\n\n\n\n
El hidr\u00f3geno verde es considerado el Santo Grial de la transici\u00f3n energ\u00e9tica, ya que, al utilizarse como combustible, solo genera vapor de agua y cero emisiones contaminantes. Sin embargo, para obtenerlo se requiere separar las mol\u00e9culas de agua ($H_2O$) mediante electricidad (electr\u00f3lisis), un proceso donde la Reacci\u00f3n de Evoluci\u00f3n de Ox\u00edgeno (OER, por sus siglas en ingl\u00e9s) suele ser el paso limitante porque la velocidad con la que ocurre esta reacci\u00f3n qu\u00edmica es muy lenta y dif\u00edcil de controlar.<\/p>\n\n\n\n
Actualmente, la industria depende de metales preciosos y escasos, como el iridio o el rutenio, para acelerar este proceso. La innovaci\u00f3n propuesta por los investigadores del equipo del Tecnol\u00f3gico de Monterrey radica en la sustituci\u00f3n de estos materiales caros por ferritas de tipo espinela. Las ferritas son compuestos basados en hierro con una estructura cristalina espec\u00edfica que les confiere una excelente estabilidad y propiedades magn\u00e9ticas y electr\u00f3nicas ideales para la electrocat\u00e1lisis, que es el proceso de usar electricidad para provocar una reacci\u00f3n qu\u00edmica, pero utilizando un \u201cayudante\u201d (el catalizador) que funciona como un atajo para que todo ocurra much\u00edsimo m\u00e1s r\u00e1pido y gastando el m\u00ednimo de energ\u00eda posible.<\/p>\n\n\n\n
\u201cEl verdadero reto de la sostenibilidad no es solo descubrir la tecnolog\u00eda limpia en el laboratorio, sino hacerla econ\u00f3micamente viable para que pueda implementarse en el mundo real. Al controlar el tama\u00f1o de las nanopart\u00edculas mediante microemulsiones, logramos que la ferrita de cobalto superara las expectativas de eficiencia. Estamos creando las bases para que el hidr\u00f3geno verde deje de ser un proyecto a futuro y se convierta en una realidad industrial accesible\u201d, se\u00f1al\u00f3 el Dr. Jorge Luis Cholula D\u00edaz, profesor-investigador de la Escuela de Ingenier\u00eda y Ciencias del Tecnol\u00f3gico de Monterrey.<\/p>\n\n\n\n
Para lograr que estos materiales econ\u00f3micos fueran altamente eficientes, los cient\u00edficos utilizaron una t\u00e9cnica desarrollada por la Dra. Margarita S\u00e1nchez (CIMAV) conocida como microemulsi\u00f3n bicontinua, un sistema de \u201cnanorreactores\u201d o moldes microsc\u00f3picos creados a partir de la mezcla de agua y aceite. Esto permiti\u00f3 fabricar nanopart\u00edculas con un tama\u00f1o altamente uniforme, maximizando sus propiedades superficiales.<\/p>\n\n\n\n
Para demostrar la efectividad de estos nuevos materiales en un entorno real (utilizando un l\u00edquido alcalino similar al que usan las bater\u00edas industriales), los cient\u00edficos midieron tres cosas fundamentales que prueban el \u00e9xito del experimento:<\/p>\n\n\n\n
\u25cf Menos energ\u00eda desperdiciada (Menor Sobrepotencial): Para que el agua empiece a romperse y liberar ox\u00edgeno, siempre se necesita un \u201cempuj\u00f3n\u201d de energ\u00eda extra que suele perderse en forma de calor. Entre menor sea ese empuj\u00f3n (llamado sobrepotencial), m\u00e1s barata sale la factura de la luz. La ferrita de cobalto demostr\u00f3 ser la mejor opci\u00f3n para el ahorro, requiriendo un impulso el\u00e9ctrico notablemente menor que el de la opci\u00f3n de n\u00edquel para alcanzar el mismo nivel de producci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
\u25cf Reacci\u00f3n de alta velocidad (Pendiente de Tafel): Este indicador mide qu\u00e9 tan r\u00e1pido acelera el proceso cuando se le da m\u00e1s potencia al sistema. La ferrita de cobalto registr\u00f3 una \u201cpendiente\u201d baja, lo que en el mundo de la ciencia es una excelente noticia: significa que el material es sumamente sensible y acelera su producci\u00f3n de inmediato ante el est\u00edmulo el\u00e9ctrico, como un auto deportivo que pasa de 0 a 100 km\/h con solo rozar el acelerador.<\/p>\n\n\n\n
\u25cf M\u00e1s \u201cventanillas de atenci\u00f3n\u201d y flujo libre (Optimizaci\u00f3n de superficie): El secreto del \u00e9xito de la ferrita de cobalto est\u00e1 en su estructura microsc\u00f3pica, la cual ofrece dos grandes ventajas:<\/p>\n\n\n\n
1. M\u00e1s espacio de trabajo: Gracias a su tama\u00f1o nanom\u00e9trico, cuenta con millones de \u201csitios activos\u201d. Es el equivalente a abrir cientos de ventanillas de atenci\u00f3n en un banco para atender a miles de mol\u00e9culas de agua al mismo tiempo.<\/p>\n\n\n\n
2. Tr\u00e1fico el\u00e9ctrico reducido: El material presenta una resistencia relativamente baja al paso de la corriente el\u00e9ctrica. Esto permite que los electrones fluyan con mayor libertad.<\/p>\n\n\n\n
Adem\u00e1s, las pruebas de laboratorio confirmaron que la ferrita de cobalto es altamente estable; no se desgasta, y mantiene el mismo ritmo de trabajo pesado durante horas de uso continuo, un requisito indispensable para que esta tecnolog\u00eda pueda mudarse pronto del laboratorio a grandes f\u00e1bricas.<\/p>\n\n\n\n
Este logro cient\u00edfico se alinea estrechamente con la estrategia de sostenibilidad del Tecnol\u00f3gico de Monterrey y los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas, espec\u00edficamente con el ODS 7 (Energ\u00eda asequible y no contaminante) y el ODS 13 (Acci\u00f3n por el clima).<\/p>\n\n\n\n
Al demostrar que es posible crear catalizadores altamente eficientes mediante procesos de manufactura qu\u00edmica accesibles y materiales abundantes en la Tierra, la investigaci\u00f3n sienta las bases para que industrias de dif\u00edcil descarbonizaci\u00f3n \u2014como el transporte pesado, la aviaci\u00f3n y la manufactura global\u2014 puedan adoptar el hidr\u00f3geno verde a un costo competitivo, reduciendo dr\u00e1sticamente la huella de carbono global.<\/p>\n\n\n\n
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