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Investigación revela cómo el hierro y el níquel pueden reducir costos de la producción de hidrógeno verde, acelerando avances en energía limpia e innovación sostenible.
Los investigadores brasileños asociados al Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF) participaron en una investigación que puede ayudar a reducir uno de los principales desafíos de la economía del hidrógeno. Divulgado en Science Direct el 25 de febrero de 2026, el estudio muestra que la combinación controlada de hierro y níquel puede resultar en un catalizador eficiente y más barato para la producción de hidrógeno verde.
La investigación fue conducida por científicos vinculados al CDMF, un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) financiado por la FAPESP y con sede en la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar). Los resultados indican que el uso de metales abundantes puede sustituir materiales nobles y caros, como el platino, ampliando el potencial de la energía limpia a escala global.
El trabajo también refuerza la importancia de la modelización computacional para acelerar el descubrimiento de nuevos materiales y hacer el desarrollo tecnológico más eficiente.
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Estudio brasileño señala camino para abaratar el hidrógeno verde
La producción de hidrógeno verde es considerada una de las alternativas más prometedoras para reducir las emisiones de carbono en sectores industriales, transportes y generación de energía. Sin embargo, los costos involucrados aún representan un obstáculo para la expansión de esta tecnología.
Gran parte de este desafío está relacionada con los materiales utilizados en los sistemas de electrólisis del agua. Actualmente, los catalizadores más eficientes se producen con metales nobles, especialmente el platino, que posee alto valor de mercado y disponibilidad limitada.
Fue precisamente esta barrera la que motivó a los investigadores brasileños a investigar nuevas combinaciones de metales abundantes, capaces de ofrecer un rendimiento similar a un costo mucho menor.
Cómo el nuevo catalizador ajusta la reacción química con precisión
El principal foco de la investigación fue comprender cómo la interacción entre el hidrógeno y la superficie de determinados materiales influye en la eficiencia de la reacción química. En este proceso, el catalizador actúa como un facilitador. Ayuda a los átomos de hidrógeno a unirse y desprenderse del agua en forma de gas, fenómeno conocido como reacción de evolución de hidrógeno.
Según los resultados del estudio, la combinación adecuada de los elementos químicos permite controlar con precisión la fuerza de esta interacción. Este equilibrio se considera fundamental para acelerar la reacción y aumentar la eficiencia de la producción de hidrógeno verde. Los científicos descubrieron que pequeñas alteraciones en la composición de la aleación metálica pueden modificar significativamente el comportamiento del material, haciendo el proceso más predecible y eficiente.
Investigadores brasileños exploran el potencial de los metales abundantes
Para encontrar alternativas al platino, los investigadores brasileños analizaron diferentes aleaciones formadas por metales abundantes. El objetivo era verificar si materiales más accesibles podrían reproducir las características observadas en los catalizadores basados en metales nobles.
Las simulaciones indicaron que determinadas combinaciones químicas presentan propiedades bastante prometedoras. Entre ellas, la aleación formada por hierro y níquel se destacó por la capacidad de controlar la adsorción del hidrógeno en la superficie del material.
Este fenómeno se considera uno de los principales indicadores de la eficiencia de un catalizador, ya que influye directamente en la velocidad de la reacción química.
La aleación de hierro y níquel que llamó la atención de los científicos
Entre todas las combinaciones evaluadas, la aleación de hierro y níquel presentó los resultados más relevantes.
De acuerdo con los autores, la interacción entre los dos elementos funciona como una especie de ajuste fino. Alterando la proporción de hierro y níquel, es posible controlar exactamente la intensidad con que el hidrógeno se fija a la superficie del material.
Esta característica ofrece una ventaja importante para el desarrollo de nuevos sistemas orientados al hidrógeno verde. Además de utilizar metales abundantes, la tecnología puede facilitar la creación de materiales más eficientes y potencialmente más baratos para futuras aplicaciones industriales.
Simulaciones computacionales aceleran el descubrimiento de nuevos materiales
Otro aspecto importante de la investigación fue la utilización de modelado computacional avanzado. En lugar de producir numerosas muestras en laboratorio, los científicos utilizaron simulaciones para prever el comportamiento de los materiales antes incluso de su síntesis física. Este enfoque se conoce como diseño racional de materiales y está ganando protagonismo en diversas áreas de la ciencia.
Entre las principales ventajas de este método se encuentran:
- Reducción del tiempo de investigación;
- Menor consumo de recursos financieros;
- Mayor precisión en la selección de los materiales;
- Aceleración del desarrollo tecnológico;
- Identificación rápida de combinaciones prometedoras.
Según los autores, esta estrategia puede contribuir significativamente al avance de tecnologías relacionadas con la energía limpia.
Por qué el hidrógeno verde es estratégico para la transición energética
El interés mundial por el hidrógeno verde ha crecido rápidamente en los últimos años. A diferencia del hidrógeno convencional, producido a partir de combustibles fósiles, esta versión se obtiene mediante la electrólisis del agua utilizando electricidad proveniente de fuentes renovables.
El resultado es un combustible que puede ser utilizado en diversos sectores sin generar emisiones directas de dióxido de carbono durante su uso. Organizaciones internacionales y gobiernos de diferentes países ven esta tecnología como una herramienta importante para alcanzar metas de neutralidad climática y ampliar el uso de energía limpia.
Entre los sectores que pueden beneficiarse se encuentran:
- Industria siderúrgica;
- Producción de fertilizantes;
- Transporte marítimo;
- Aviación;
- Almacenamiento de energía;
- Generación eléctrica.
Ventajas del uso de metales abundantes en escala industrial
La utilización de metales abundantes puede traer beneficios que van más allá de la simple reducción de costos. Estos materiales están disponibles en cantidades mucho mayores que los metales nobles, facilitando la expansión de la producción industrial y reduciendo riesgos asociados al suministro de materias primas.
Además, la mayor disponibilidad de estos elementos favorece la creación de cadenas productivas más estables y resilientes. Entre los principales beneficios identificados por los especialistas se encuentran:
- Menor dependencia de metales raros;
- Costos potencialmente más bajos;
- Mayor escalabilidad industrial;
- Facilidad de obtención de las materias primas;
- Ampliación de la competitividad del hidrógeno verde.
Estas características hacen que el desarrollo de un nuevo catalizador basado en hierro y níquel sea especialmente relevante para el futuro del sector energético.
El papel del CDMF y de la UFSCar en la investigación nacional
El estudio contó con la participación de científicos vinculados al Centro de Desarrollo de Materiales Funcionales (CDMF), uno de los principales centros brasileños dedicados a la investigación de nuevos materiales.
El CDMF integra el programa CEPID de la FAPESP y está ubicado en la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), institución reconocida por la producción científica en áreas estratégicas para el desarrollo tecnológico.
La participación de los investigadores brasileños en este tipo de investigación demuestra la capacidad de la ciencia nacional para contribuir a desafíos globales relacionados con la sostenibilidad, la innovación y la transición energética.
Lo que este avance puede representar para el futuro de la energía limpia
Los resultados publicados en el artículo científico Tuning hydrogen adsorption through synergy in non-noble bimetallic substrates ofrecen una importante guía teórica para el desarrollo de nuevos materiales destinados a la producción de hidrógeno verde.
Al demostrar que un catalizador basado en metales abundantes puede presentar características altamente prometedoras, la investigación abre camino para tecnologías más accesibles y escalables. Aunque aún se requieren nuevas etapas experimentales, el descubrimiento refuerza el potencial de la modelización computacional y el diseño racional de materiales para acelerar innovaciones estratégicas.
Si los resultados se confirman en aplicaciones prácticas, los investigadores brasileños podrán contribuir directamente a hacer que la energía limpia sea más competitiva, ampliando el uso del hidrógeno verde y fortaleciendo la transición hacia una economía de bajo carbono en diversas regiones del mundo.
Con información de Science Direct.
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