El Dr. Víctor Jiménez-Arévalo, investigador de la Usach, plantea reemplazar catalizadores tradicionales por aleaciones de alta entropía compuestas por metales abundantes en Chile. El estudio, publicado en Materials Design, abre nuevas posibilidades para reducir los costos del hidrógeno verde y fortalecer la autonomía tecnológica del país.
El hidrógeno verde se ha consolidado como uno de los pilares fundamentales energéticos para enfrentar la crisis climática y avanzar hacia la descarbonización. A diferencia de los combustibles fósiles, su producción no genera gases contaminantes, pues al utilizarse en procesos energéticos, su único subproducto es el agua, y posee tres veces más energía que los combustibles convencionales. Recientes investigaciones señalan que el hidrógeno producido por electrólisis con energía renovable podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero entre 50 % y 90 % respecto a los métodos fósiles sin captura de carbono.
Para aprovechar dicho potencial, es que en 2020, Chile presentó su Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde, que establece la meta de convertir al país en uno de los líderes mundiales en esta industria hacia 2030. El plan se apoya en sus ventajas comparativas en energías renovables: la alta radiación solar del desierto de Atacama y los fuertes vientos del extremo sur, que permiten generar electricidad limpia a bajo costo y transformarla en hidrógeno mediante electrólisis del agua. El desafío, sin embargo, sigue siendo reducir los costos de producción, especialmente los asociados al uso de catalizadores tradicionales como el platino.
En este contexto, la investigación liderada por el Dr. Víctor Jiménez-Arévalo de la Universidad de Santiago de Chile, publicada en la revista internacional Materials Design bajo el título “Recent advances in high-entropy alloys for electrocatalysis: From rational design to functional performance”, propone el uso de Aleaciones de Alta Entropía (HEAs) como alternativa a los catalizadores tradicionales. Estos materiales, compuestos por al menos cinco metales abundantes y económicos, como el cobre y el molibdeno, ambos de producción nacional, forman estructuras sólidas únicas y estables, con propiedades catalíticas superiores que pueden diseñarse y optimizarse para mejorar la eficiencia del proceso.
El impacto del trabajo es doble: por un lado, contribuye directamente a la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde, al ofrecer una ruta para abaratar la producción y hacerla más competitiva a nivel global; y por otro, fomenta el desarrollo de tecnología propia. “Tenemos los recursos naturales y el capital humano. El desafío es crear un ecosistema universidad-empresa que nos permita fabricar nuestros propios equipos en lugar de solo importarlos”, señaló el Dr. Víctor Jiménez-Arévalo.
“Chile posee condiciones únicas para avanzar en esta materia, contando con un enorme potencial en energía eólica y solar que puede transformarse en la electricidad necesaria para “electrocutar el agua” y producir hidrógeno verde. Este proceso de catálisis requiere placas hechas de metales nobles como el platino, siendo su costo una de las principales barreras” explicó el investigador.
Aleaciones de Alta Entropía
De ahí la relevancia de las aleaciones de “alta entropía”, concepto desarrollado en 2004 de manera independiente por Jien-Wei Yeh en la National Tsing Hua University y por Brian Cantor en la Universidad de Oxford. Estas aleaciones, obtenidas al combinar cinco o más metales en proporciones similares, forman una única solución sólida que evita la fragilidad de las aleaciones tradicionales.
“Con colegas del norte, como el Dr. Felipe Galleguillos de la Universidad de Antofagasta y Dr. Pablo Martin de la Universidad Técnica Federico Santa María, estamos haciendo pruebas con aleaciones de alta entropía en polvo, para compactarlas y formar los electrodos. Lo interesante es que también estamos explorando versiones fabricadas con impresión 3D, lo que abre nuevas posibilidades para su aplicación”, explicó el Dr. Jiménez-Arévalo.
Cada aleación de alta entropía se forma a partir de varios metales que, al combinarse, pierden su identidad individual para dar origen a una estructura completamente nueva y homogénea. Esto significa que elementos como el hierro o el cobre dejan de comportarse como un metal individual para integrarse en un conjunto sólido y uniforme, lo que permite obtener propiedades catalíticas superiores y optimizar el proceso de electrólisis.
Ciencia con propósito
El Dr. Víctor Jiménez-Arévalo es Doctor en Química de la Universidad de Santiago de Chile e investigador postdoctoral en síntesis y estudio de aleaciones de alta entropía. Su trayectoria se ha desarrollado en la frontera entre la química y la metalurgia, iniciada como ayudante de investigación en la Universidad de Manchester y consolidada con su tesis doctoral titulada “Estudio electroquímico Superficial de una Aleación de Alta Entropía”, la única sobre este tema en Chile.
Además ha publicado en revistas como “Advanced Engineering Materials” y hoy se encuentra en postulación para publicar en la prestigiosa revista “International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials”, proponiendo una nueva arista de investigación para la Usach.
“Como universidad pública, aspiramos a que este conocimiento tenga un impacto real en la vida de las personas. Mi visión no está enfocada solo en la macroeconomía o en exportar hidrógeno, sino en llevar esta tecnología a viviendas sociales u hospitales, donde pueda asegurar calefacción o suministro energético. Ahí es donde la ciencia realmente cumple su propósito”, concluyó el Dr. Jiménez-Arévalo.
Conoce el trabajo del Dr Victor Jiménez en los siguientes links:
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adem.202400807
- https://doi.org/10.1016/j.matdes.2025.114633
Texto y fotografías: Benjamín Groff Bugueño
