Un equipo de investigadores de la Universidad de Washington en San Luis ha logrado un avance significativo en el desarrollo de pilas de combustible de hidrógeno de baja temperatura, capaces de suministrar energía a centros de datos durante periodos prolongados sin pérdida de rendimiento. La tecnología, que podría reducir la presión sobre la red eléctrica, se ha publicado en la revista Nature Nanotechnology, según informa El Periódico de la Energía.
Contexto: la creciente demanda energética de los centros de datos
La proliferación de nuevos centros de datos en Estados Unidos ha disparado la demanda de energía. El Instituto de Investigación de Energía Eléctrica estima que, para 2030, estos centros podrían consumir hasta el 9% de la generación eléctrica estadounidense anual, frente al 4% de 2023. Esta tendencia ha generado preocupación por el impacto en la red eléctrica y ha impulsado la búsqueda de soluciones energéticas alternativas. En paralelo, la oposición ciudadana a los centros de datos de IA crece en territorio estadounidense.
El equipo liderado por Gang Wu, profesor titular de la cátedra Elvera y William R. Stuckenberg en la Escuela de Ingeniería McKelvey, ha trabajado en colaboración con el Laboratorio Nacional de Brookhaven, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, la Universidad Northeastern y la Universidad de Pittsburgh para desarrollar una pila de combustible capaz de convertir directamente hidrógeno y oxígeno en electricidad, reduciendo así la carga sobre la red.
El platino como catalizador: el reto de la estabilidad
Las pilas de combustible combinan hidrógeno y oxígeno para generar electricidad, agua y calor mediante un catalizador que acelera el proceso. El platino, un metal precioso, es el catalizador más eficaz, pero su elevado coste obliga a utilizarlo en cantidades mínimas, generalmente inferiores a un cuarto de miligramo por centímetro cuadrado. El problema tradicional radica en que las nanopartículas de platino tienden a disolverse, migrar y crecer durante el funcionamiento, reduciendo gradualmente su rendimiento.
Los investigadores han resuelto este dilema desarrollando un nuevo soporte de carbono nanoestructurado con esferas huecas y porosas, nanocanales radiales ordenados y una amplia superficie. Este material permite la formación de nanopartículas intermetálicas de platino-cobalto de alta densidad que se mantienen estables incluso a temperaturas de 1.000 °C, conservando un tamaño inferior a 5 nanómetros.
Resultados: 25.000 horas de funcionamiento
El nuevo catalizador conservó el 85% de su rendimiento tras 150.000 ciclos de voltaje, lo que equivale aproximadamente a 25.000 horas de funcionamiento continuo. «Tradicionalmente, existía una disyuntiva entre tamaño y estabilidad, pero con la matriz de nanocanales de carbono ordenados, las nanopartículas de platino-cobalto pueden confinarse y mantenerse estables con un tamaño de partícula muy pequeño incluso a altas temperaturas», explicó Wu en declaraciones recogidas por la fuente.
La estructura de canal abierto también facilita la distribución uniforme del ionómero y el movimiento de protones, oxígeno y agua a través del electrodo, mejorando la eficiencia global del sistema.
Aplicaciones futuras y patente
Wu ha solicitado una patente para esta tecnología a través de la Oficina de Gestión Tecnológica de la Universidad de Washington. Según el investigador, con un mayor desarrollo y colaboración con socios industriales, la tecnología podría avanzar significativamente en las pilas de combustible para impulsar un futuro más eficiente y sostenible, tanto en centros de datos como en aplicaciones de movilidad.
No obstante, el uso de hidrógeno en centros de datos plantea interrogantes sobre la eficiencia energética del proceso, dado que requiere convertir electricidad en hidrógeno mediante electrólisis para luego reconvertirlo en electricidad, con pérdidas en cada etapa. Esta tecnología podría resultar más adecuada como energía de respaldo en caso de fallo de la red que como fuente principal de suministro.
Fuente: El Periódico de la Energía · Documento oficial: enlace · Esta información ha sido elaborada por la redacción de Crux Solar con apoyo de herramientas editoriales automatizadas.