Investigadores japoneses desarrollan una batería que almacena hidrógeno a menos de 100ºC

<p><img alt="" src="https://cdn.elperiodicodelaenergia.com/2025/09/68ce7aedb8a68b1be1613bac.webp" /></p><p>Investigadores japoneses han desarrollado una batería de hidrógeno que funciona a tan solo 90°C, superando así las limitaciones de alta temperatura y baja capacidad de los métodos anteriores. El dispositivo funciona moviendo iones de hidruro a través de un electrolito sólido, lo que permite que el hidruro de magnesio, que actúa como ánodo, almacene y libere hidrógeno repetidamente a plena capacidad. Esta batería ofrece una forma práctica de almacenar combustible de hidrógeno, allanando el camino para vehículos propulsados ​​por hidrógeno y sistemas de energía limpia.</p>
<p>Uno de los desafíos más apremiantes que enfrenta el uso del hidrógeno es su almacenamiento, que generalmente requiere temperaturas extremadamente bajas (−252,8 °C) y altas presiones (350 a 700 bar). En lugar de almacenar el hidrógeno como gas o líquido, un enfoque más efectivo es almacenarlo en materiales sólidos como el hidruro de magnesio (MgH2 ), que tiene una alta capacidad de almacenamiento teórica. Este material puede integrarse en un sistema similar a una batería donde, en lugar de solo mover electrones, el hidrógeno mismo se almacena y se libera durante la carga y descarga.</p>
<p>Hasta hace poco, este enfoque estaba limitado por la necesidad de altas temperaturas de operación superiores a 300 °C, la mala reversibilidad de la absorción y desorción de hidrógeno y las reacciones secundarias no deseadas que reducían el rendimiento. En un desarrollo significativo que puede abrir la puerta a aplicaciones prácticas, investigadores del Instituto de Ciencias de Tokio (Science Tokyo), han desarrollado una batería de hidrógeno que puede operar a temperaturas mucho más bajas, alrededor de 90°C.</p>
<h3>Éxito en las pruebas</h3>
<p>El estudio publicado en la revista <a href="https://www.science.org/doi/10.1126/science.adw1996">Science</a> fue realizado por un equipo de investigación dirigido por el científico investigador Dr. Takashi Hirose, el profesor asistente Naoki Matsui y el profesor de instituto Ryoji Kanno en el Centro de investigación para baterías de estado sólido en Science Tokyo.</p>
<p>&quot;Demostramos el funcionamiento de una batería de MgH2 como un dispositivo de almacenamiento de energía de hidrógeno seguro y eficiente, logrando alta capacidad, baja temperatura y absorción y liberación reversible de gas hidrógeno&quot;, dice Matsui.</p>
<p>La novedad de esta batería radica en su electrolito sólido, Ba 0.5 Ca 0.35 Na 0.15 H 1.85 , que puede transportar iones de hidrógeno, específicamente iones hidruro (H – ), de manera eficiente. Este material tiene una estructura cristalina de tipo anti-α-AgI, bien conocida por su conductividad superiónica. En esta estructura, el bario, el calcio y el sodio ocupan posiciones centradas en el cuerpo, mientras que el H – se mueve a través de sitios tetraédricos y octaédricos que comparten caras, lo que les permite migrar libremente. Las pruebas demostraron que el material posee una alta conductividad iónica a temperatura ambiente (2,1 × 10⁻⁻¹ S cm⁻¹ ) y estabilidad electroquímica, lo que lo hace eficaz para el almacenamiento y la liberación de hidrógeno a largo plazo.</p>
<p>El diseño de la batería utiliza MgH2 como ánodo e hidrógeno (H₂ ) como cátodo. Durante la carga, el MgH2 libera H2 , que migran a través del electrolito Ba₃₄ Ca₃₄ Na₃₄ H₃₄ al electrodo de H2 , donde se oxidan para liberar H2. Durante la descarga, ocurre lo contrario: el gas H2 en el cátodo se reduce a H – , que se mueve a través del electrolito hasta el ánodo y reacciona con Mg para formar MgH2 .</p>
<p>Este proceso permite que la celda almacene y libere H2 cuando sea necesario, todo a temperaturas manejables por debajo de 100 °C. Usando esta celda, los investigadores pudieron alcanzar la capacidad teórica completa de almacenamiento de MgH2 , aproximadamente 2030 mAh g -1 , equivalente a 7,6% en peso de H2, en ciclos repetidos.</p>
<h3>Almacenamiento de hidrógeno</h3>
<p>Los métodos tradicionales de almacenamiento de hidrógeno en estado sólido se han enfrentado a importantes limitaciones. La absorción y desorción impulsadas por calor requerían temperaturas de operación muy altas entre 300 y 400 °C para liberar o capturar hidrógeno, lo que hacía que el proceso consumiera mucha energía y fuera poco práctico para el uso diario.</p>
<p>Un enfoque alternativo que usaba almacenamiento electroquímico con electrolitos líquidos a temperaturas más bajas adolecía de un transporte deficiente de iones de hidrógeno, lo que significaba que los materiales no podían alcanzar ni de cerca sus capacidades teóricas de almacenamiento. Como resultado, ninguno de los dos enfoques logró proporcionar una solución eficiente, reversible y de baja temperatura para el almacenamiento de hidrógeno.</p>
<p>&quot;Estas propiedades de nuestra batería de almacenamiento de hidrógeno eran previamente inalcanzables mediante métodos térmicos convencionales o electrolitos líquidos, lo que sienta las bases para sistemas eficientes de almacenamiento de hidrógeno aptos para su uso como portadores de energía&quot;, explica Hirose.</p>
<p>Una batería de este tipo podría ser clave para un futuro impulsado por hidrógeno, permitiendo vehículos propulsados ​​por hidrógeno e industrias libres de carbono.</p>