Ilustración sistemática del proceso de formación de cómo el nuevo dispositivo extrae hidrógeno del agua de mar. Crédito: pequeño (2025). Doi: 10.1002/smll.202501376
Investigadores de la Universidad de Sharjah afirman haber desarrollado una tecnología novedosa capaz de producir combustible de hidrógeno limpio directamente del agua de mar y a escala industrial.
En un estudio publicado en la revista Small, los investigadores informan que extrajeron hidrógeno sin la necesidad de eliminar las sales minerales disueltas en el agua de mar o agregar cualquier químico.
Según los autores, la tecnología permite la extracción de hidrógeno del agua de mar sin depender de las plantas de desalinización, que requieren inversiones masivas por un total de cientos de millones de dólares.
“Desarrollamos un electrodo novedoso de múltiples capas que puede extraer hidrógeno directamente del agua de mar de manera eficiente y de manera sostenible. Los métodos tradicionales enfrentan una serie de problemas, principalmente de degradación de corrosión y rendimiento causado por iones de cloruro en el agua de mar”, dijo el Dr. Tanveer Ul Haq, profesor asistente en el departamento de la Facultad de Ciencias de las Ciencias, la Universidad de Sharjah y el autor principal del estudio.
Los autores diseñaron un electrodo especialmente diseñado que, en palabras del Dr. Ul Haq “supera estos problemas al crear un microambiente protector y reactivo que aumenta el rendimiento mientras resiste el daño”.
En un mundo donde la energía limpia ya no es un lujo, sino una necesidad, el hidrógeno se destaca como una de las soluciones más prometedoras. Hasta ahora, los científicos se han basado principalmente en el agua pura, un recurso precioso en muchas regiones, para producir hidrógeno.
Este estudio aborda ese desafío al introducir una nueva tecnología capaz de generar hidrógeno directamente del agua de mar.
“En resumen, hemos demostrado que la electrólisis directa de agua de mar no solo es posible sino escalable, lo que brinda eficiencia a nivel industrial al tiempo que protege el electrodo a largo plazo”, agregó el Dr. Ul Haq.
En su estudio, los investigadores describen su dispositivo como un “diseño de electrodos de múltiples capas de ingeniería microambiente para la electrólisis de agua de mar sostenible”. Cuando está en funcionamiento, el aparato ofrece “una densidad de corriente geométrica de 1 A CM-2 en agua de mar real a un sobrepotencial de 420 mV, sin formación de hipoclorito y una excelente estabilidad operativa durante 300 horas a temperatura ambiente”.
El electrodo, señala el estudio, produce hidrógeno a tasas industrialmente relevantes utilizando agua de mar no tratada. Casi toda la entrada eléctrica se convirtió en salida de gas, logrando una eficiencia faradaica del 98%.
“El diseño del ánodo avanzado logra una densidad de corriente industrialmente viable de 1.0 A CM-2 a 1.65 V en condiciones estándar, marcando un paso significativo hacia la producción de hidrógeno escalable y libre de desalinización directamente del agua de mar”.
La eficiencia faradaica mide la efectividad con la que los electrones participan en una reacción electroquímica dada.
Eficiencia faradic: potencial de corrosión y densidad de corriente de corrosión registrada antes y después de 300 h electrólisis, cronopotentiometría del espectro de banda de descuento y espectro Raman después de 300 h electrólisis continua en agua de mar alcalina. Crédito: pequeño (2025). Doi: 10.1002/smll.202501376
“Creamos un electrodo avanzado que funciona en agua de mar real sin necesidad de ningún tratamiento previo o desalinización”, dijo el autor correspondiente del estudio, Yousef Haik, profesor de ingeniería mecánica y nuclear en la Universidad de Sharjah.
“Nuestro sistema genera hidrógeno a tasas industrialmente relevantes (1 amperios por centímetro cuadrado, con aportes de baja energía. Esto podría revolucionar cómo pensamos sobre la producción de hidrógeno en regiones costeras, especialmente en países áridos como los EAU, donde el agua dulce es limitada, pero la luz solar y el agua de mar son abundantes”.
La fortaleza de la tecnología se encuentra en la estructura avanzada de multicapa del electrodo, que no solo soporta las duras condiciones de agua de mar sino que prospera en ellas. El dispositivo forma “una película metaborada protectora, que evita la disolución de metales y la formación de óxido no conductivo”, un enfoque que elimina la necesidad de purificación de agua intensiva en energía.
“Esto evita la costosa desalinización y la compleja purificación del agua, lo que hace que la producción de hidrógeno verde sea más barata y más accesible”, dijo el coautor Mourad Smari, asociado de investigación en el Instituto de Ciencia e Ingeniería de la Universidad de Sharjah.
Una de las características más impresionantes del sistema es su longevidad. “Se ejecuta durante más de 300 horas sin pérdida de rendimiento, resistiendo la corrosión que generalmente destruye sistemas similares”, dijo el Dr. Ul Haq. El estudio explica que la capa de carbonato “actúa como un escudo electrostático”, protegiendo las múltiples capas del electrodo de la disolución.
En las pruebas de rendimiento, el electrodo logró una frecuencia de rotación de 139.4 S-1 a 1.6 V, que los autores consideran uno de los más altos reportados para sistemas similares.
“En resumen, la arquitectura de electrodos multicapa desarrollada en este estudio proporciona una solución efectiva para la electrólisis de agua de mar directa eficiente”, concluye el estudio.
“La morfología de la nanocuencia ultrafina, con su alta superficie, facilita la exposición y actividad sustanciales del catalizador, maximizando los sitios de superficie disponibles para la oxidación directa del agua de mar”.
El Dr. Ul Haq enfatizó el impacto potencial de la tecnología en la producción de energía limpia y sostenible.
“Esta tecnología se puede aplicar en plantas de hidrógeno a gran escala que usan agua de mar en lugar del precioso agua dulce. Imagine granjas de hidrógeno con energía solar a lo largo de la costa de los EAU, utilizando agua de mar y luz solar para producir combustible limpio con cero emisiones y tensión de recursos mínimas”.
Cuando se le pidió que explique en términos simples cómo funciona el diseño de varias capas, el Dr. Ul Haq dijo: “El diseño en capas del electrodo actúa como un filtro inteligente, manteniendo agua, bloqueando la corrosión y la producción de hidrógeno sobrealimentando”. Agregó que el rendimiento del sistema se debe en gran medida a cómo maneja los iones de cloruro en el agua de mar.
La funcionalización de carbonato repele estos iones y crea un microambiente ácido local que acelera la reacción de evolución del oxígeno (OER), esencial para la producción de hidrógeno. El documento señala que este mecanismo “mejora la cinética REA y protege contra el ataque de cloruro y la formación de precipitados”.
La tecnología ya ha atraído el interés de las “nuevas empresas de energía limpia y los centros de innovación regionales”, señaló el Dr. Ul Haq. “Nuestra innovación transforma el agua de mar de un desafío en una solución … esto es un hidrógeno limpio hecho del mar”.
Los investigadores ahora esperan con ansias el despliegue a gran escala de su tecnología. “Ahora nos estamos moviendo de la escala de laboratorio a las pruebas a escala piloto, buscando validar la tecnología en condiciones al aire libre del mundo real”, dijo el Dr. Ul Haq.
“Nuestro próximo objetivo es desarrollar un generador de hidrógeno modular alimentado por energía solar, adaptada para su uso en regiones costeras áridas”.
Más información: Tanveer Ul Haq et al, diseño de electrodos multicapa de ingeniería microambiente para la oxidación sostenible de agua de mar, pequeño (2025). Doi: 10.1002/smll.202501376
Información en la revista: Pequeño proporcionado por la Universidad de Sharjah
Cita: los científicos provienen de una nueva ‘tecnología industrialmente viable’ que puede exprimir el hidrógeno del agua de mar (2025, 12 de mayo) recuperado el 12 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-scientists-hail-industrialmente- viable-technology.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, no se puede reproducir ninguna parte sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona solo para fines de información.
