El hidrógeno verde se posiciona como una de las piezas clave en la transición hacia fuentes de energía limpias. Sin embargo, su producción mediante electrólisis tradicional tiene una barrera importante: la necesidad de agua pura en grandes cantidades. En regiones donde este recurso es escaso, como zonas desérticas o afectadas por la sequía, esta condición limita seriamente su aplicación. Ante este desafío, un equipo del Instituto de Ciencias Físicas de Hefei, perteneciente a la Academia China de Ciencias, ha presentado una solución ingeniosa: un sistema autosuficiente que genera hidrógeno verde directamente de la humedad del aire, alimentado solo con energía solar.
Cómo funciona esta tecnología autosustentable
El sistema se basa en una combinación de tecnologías ya conocidas, pero integradas de forma innovadora. Por un lado, utiliza la electrólisis con membrana de intercambio de protones (PEMWE, por sus siglas en inglés), reconocida por su alta eficiencia y pureza del hidrógeno generado. Por otro lado, incorpora un mecanismo de captación de humedad atmosférica (AWH), lo que le permite prescindir de fuentes externas de agua.
El corazón del sistema es un material poroso de carbono jerárquicamente estructurado. Esta superficie actúa como una esponja que absorbe la humedad ambiental. Una vez captada, la energía solar calienta el material, provocando la evaporación del agua que se canaliza hacia un electrolizador personalizado. Allí, mediante un proceso de electrólisis impulsado también por energía solar, se separan las moléculas de agua para generar hidrógeno sin emisiones.
El proceso completo no necesita ningún insumo externo: ni electricidad de la red, ni agua corriente, ni combustibles. Solo aire y sol. Esto permite operar en condiciones extremas donde otras tecnologías fallarían.
Rendimiento en condiciones reales
Uno de los aspectos más destacables de esta investigación, publicada en la revista Advanced Materials, es que el sistema funciona incluso en ambientes con baja humedad relativa. En pruebas realizadas con solo un 20% de humedad, el material poroso mantuvo una capacidad constante de captación y evaporación. Cuando la humedad alcanzó el 40%, se logró una producción de hidrógeno cercana a los 300 mililitros por hora, con una estabilidad sobresaliente en ciclos prolongados.
Esto representa un hito en la eficiencia de este tipo de sistemas, que generalmente dependen de condiciones climáticas muy favorables para operar de forma continua. En este caso, los investigadores demostraron que es posible obtener hidrógeno verde con solo aprovechar la humedad residual del ambiente, algo que expande enormemente el potencial de esta tecnología en regiones secas o remotas.
Un avance con implicaciones globales
Más allá del rendimiento técnico, este desarrollo tiene profundas implicaciones para la adopción masiva del hidrógeno como vector energético. Tradicionalmente, la producción de hidrógeno verde ha estado limitada a lugares con acceso estable a fuentes hídricas, lo cual crea una paradoja en muchas zonas que necesitan descarbonizar su matriz energética pero carecen de agua. Con esta solución, se abre la posibilidad de instalar sistemas de producción de hidrógeno en regiones hasta ahora descartadas.
Por ejemplo, se podrían ubicar estos dispositivos en zonas rurales sin infraestructura hídrica ni conexión a la red eléctrica, pero con buena exposición solar. También podrían integrarse en instalaciones industriales o vehículos de transporte que requieran una fuente de energía limpia en movimiento. La flexibilidad y autosuficiencia del sistema le permite adaptarse a diversos entornos y escalas.
Ingeniería del material: la clave del éxito
La eficacia de este enfoque no habría sido posible sin una cuidadosa ingeniería de materiales. El carbono poroso utilizado fue sintetizado mediante un proceso de plantilla y calcinación, seguido de una oxidación superficial que mejora su afinidad con el agua. Esta estructura jerárquica permite una captación eficiente de la humedad incluso en ambientes secos, algo comparable con dejar un pañuelo sobre la mesa y que, a pesar del aire seco, logre absorber vapor como si fuera una esponja inteligente.
Este tipo de materiales también presentan buena estabilidad térmica y química, lo que garantiza que el sistema pueda operar durante largos periodos sin degradarse. En pruebas de campo, el dispositivo mantuvo su rendimiento sin caídas ni necesidad de mantenimiento intensivo, lo que refuerza su viabilidad comercial a mediano plazo.
Aunque el prototipo desarrollado por el equipo chino aún está en fase experimental, los resultados abren nuevas posibilidades para el diseño de soluciones energéticas limpias y descentralizadas. Una versión a escala podría servir como fuente continua de hidrógeno para viviendas, pequeñas industrias o estaciones de recarga para vehículos de pila de combustible.
Los próximos desafíos incluirán la mejora de la eficiencia en la conversión solar, la reducción de costos de fabricación de los materiales porosos y la optimización del diseño del electrolizador para maximizar la producción. Pero el camino ya está trazado: este enfoque demuestra que es posible producir hidrógeno verde sin agua ni electricidad externa, solo con lo que el ambiente ya ofrece.
