Revoluția electrolizei: Japonezii înlocuiesc metalele rare cu mangan modificat, metal ieftin care mărește producția de hidrogen verde cu 1000%

Hidrogenul verde, produs prin electroliza apei folosind energie regenerabilă, rămâne un pilon al tranziției energetice globale. Țări precum Spania investesc masiv în acest vector energetic, dar scalabilitatea producției a fost îngreunată de costurile tehnologiei. Însă o descoperire revoluționară din Japonia promite să schimbe paradigma: cercetătorii au creat un catalizator din mangan modificat, care poate spori eficiența electrolizei cu până la 1000% și elimină nevoia de metale scumpe.

Provocarea costurilor în tehnologia PEM
Electrolizoarele cu membrană schimbătoare de protoni (PEM) sunt preferate pentru producția de hidrogen verde datorită răspunsului lor rapid la fluctuațiile energiei regenerabile (eoliană, solară). Totuși, ele depind de catalizatori pe bază de platină sau iridiu – metale rare, cu prețuri volatile și rezerve geografice limitate. Iridiul, de exemplu, costă peste 150.000 de dolari/kg și este extras aproape exclusiv în Africa de Sud. Acest lucru a îngreunat scalarea globală a hidrogenului verde.

Manganul: de la metal comun la "super-catalizator"
Cercetătorii de la Institutul RIKEN din Japonia au abordat problema prin inovație materială. Au luat manganul – un metal abundent (al 12-lea în crusta terestră), cu preț de 100 de ori mai mic decât al iridiului – și i-au reconstruit structura atomică. Prin tehnici avansate de "doping" și control tridimensional, au obținut un catalizator cu:

• Stabilitate ridicată în medii acide (condiții necesare PEM).
• Conductivitate electrică comparabilă cu iridiul.
• O suprafață reactivă optimizată pentru descompunerea apei.
  Rezultatele, raportate de The Economic Times, arată că noul catalizator produce de 10 ori mai mult hidrogen (o creștere de 1000%) decât catalizatorii tradiționali de mangan, egalând performanța iridiului.

De ce este o revoluție?

1. Reducere drastică a costurilor: Înlocuirea iridiului cu mangan scade prețul electrolizoarelor PEM cu peste 95%.
2. Independență de resurse rare: Manganul este ușor de procurat (producători principali: Africa de Sud, Australia, Gabon).
3. Scalabilitate industrială: Procesul de modificare a manganului este replicabil la scară mare.
4. Sustenabilitate crescută: Reciclarea catalizatorilor devine mai simplă și mai puțin poluantă.

Viitorul hidrogenului verde
Descoperita japoneză poate accelera instalarea de electrolizoare PEM în parcuri eoliene sau solare, transformând excedentele de energie regenerabilă în hidrogen stocabil. Proiecte precum H2Med (coridorul de hidrogen dintre Spania și Franța) ar putea beneficia de tehnologie mai rapid decât s-a anticipat. Totuși, cercetătorii avertizează că sunt necesare teste de anduranță pe termen lung și integrarea catalizatorului în sisteme comerciale – etape ce vor dura 2-3 ani.

Japonia nu doar că a găsit astfel o alternativă la metalele rare, ci a demonstrat că inovația în designul materialelor poate debloca potențialul ascuns al elementelor comune. Manganul modificat nu este doar "Sfântul Graal" al electrolizei, ci o cheie către un viitor cu hidrogen verde accesibil și universal.

Sursa inițială a articolului: The Economic Times (adaptată și completată cu informații despre prețuri, disponibilitate mangan și implicații geopolitice).