El almacenamiento de energía es uno de los grandes retos de la transición hacia un sistema eléctrico basado en renovables. La generación solar y eólica depende de factores imprevisibles como el viento y la radiación solar, por lo que contar con soluciones capaces de guardar el exceso de producción y liberarlo cuando sea necesario resulta esencial. En este contexto, investigadores han desarrollado una batería de hidrógeno basada en un electrolito avanzado que promete mejorar la eficiencia y la durabilidad de este tipo de sistemas. Frente a los problemas tradicionales de las tecnologías de hidrógeno, como la necesidad de operar a temperaturas muy elevadas o la baja densidad energética, esta innovación abre la posibilidad de un almacenamiento más estable y escalable.

El reto del almacenamiento limpio

La integración de fuentes renovables intermitentes obliga a disponer de tecnologías capaces de equilibrar oferta y demanda en la red eléctrica. Actualmente, las baterías de iones de litio dominan el sector, con densidades energéticas en torno a 200–300 Wh/kg en aplicaciones óptimas, pero su dependencia de materias primas críticas como el litio o el cobalto y su limitada vida útil reducen su atractivo para proyectos de almacenamiento a gran escala o de tipo estacional.

El hidrógeno, en cambio, permite almacenar excedentes eléctricos en forma química, lo que aporta flexibilidad y capacidad de larga duración. El problema es que muchas de las configuraciones existentes presentan una baja eficiencia global y costes elevados. Un avance reciente, publicado en Chemistry World bajo el título «Hydrogen battery relieves the pressure for clean energy storage», muestra cómo un nuevo electrolito supera varios de estos obstáculos.

Cómo funciona una batería de hidrógeno con electrolito avanzado

El principio de este sistema combina la conversión electroquímica con la capacidad de almacenar hidrógeno. Durante la carga, el exceso de electricidad se utiliza para dividir moléculas de agua y generar hidrógeno en el ánodo. Este se almacena de forma controlada y, cuando la red necesita energía, se invierte el proceso y el hidrógeno vuelve a oxidarse en el cátodo produciendo corriente eléctrica. El componente central que marca la diferencia es el electrolito.

En este caso, se trata de un electrolito diseñado para mantener una alta conductividad iónica —valores del orden de 10⁻³ a 10⁻² S/cm— sin necesidad de alcanzar temperaturas extremas, lo que supone una reducción significativa de costes operativos. Las versiones tradicionales de baterías de hidrógeno exigían operar por encima de los 150 °C, con pérdidas de energía y problemas de degradación. El nuevo material mantiene su estabilidad química y térmica incluso en un rango de 100 a 120 °C, lo que abre la puerta a ciclos más prolongados y menor desgaste de los componentes internos.

Este diseño también ofrece una eficiencia de conversión estimada en torno al 70–80 %, situándose en cifras competitivas respecto al clásico esquema de electrólisis acoplada a pilas de combustible, que raramente supera el 50–60 %. La modularidad del sistema permite aumentar la capacidad mediante la ampliación de los depósitos de hidrógeno sin necesidad de replicar íntegramente todas las celdas, una diferencia técnica importante que abarata el escalado.

Comparaciones con otras baterías de hidrógeno

No es la primera vez que se intenta aprovechar el potencial del hidrógeno para el almacenamiento. Un ejemplo clásico es la batería níquel-hidrógeno, utilizada en aplicaciones espaciales. Estas baterías pueden trabajar a presiones de hasta 82,7 bar, lo que supone unos 1 200 psi, y alcanzan densidades energéticas alrededor de 75 Wh/kg con una vida útil de más de quince años a profundidades de descarga cercanas al 80 %. Tal y como se describe en Wikipedia, su fiabilidad es muy alta, pero el coste de infraestructura derivado de la necesidad de tanques presurizados y sistemas de seguridad las limita a aplicaciones muy específicas.

Otra variante es la batería hidrógeno-bromo, que se estructura como una batería de flujo. En este caso, el electrolito es ácido bromhídrico (HBr) y el almacenamiento se produce gracias a la transformación reversible de bromo en diferentes estados de oxidación. Según se detalla en Wikipedia, se han desplegado sistemas de 50 kW con 100 kWh de capacidad y existen planes para ampliarlos hasta 150 kW y 900 kWh. El reto de esta tecnología es la eficiencia global del ciclo y los problemas de corrosión asociados al manejo del bromo.

En paralelo, también se investiga el almacenamiento en estado sólido mediante hidruros metálicos o materiales porosos como los MOFs (metal-organic frameworks). Recientemente se han publicado avances sobre high-entropy hydrides con una energía libre de enlace entre –0,1 y –0,15 eV por átomo, capaces de soportar más de 1000 ciclos sin degradación significativa. Según se recoge en arXiv, este tipo de materiales ofrece densidades comparables o superiores a las de hidruros comerciales como LaNi₅, con un comportamiento más reversible y estable.

Frente a estas alternativas, la batería de hidrógeno con electrolito optimizado se presenta como un híbrido capaz de unir la flexibilidad del almacenamiento químico con la eficiencia directa de la conversión electroquímica.

El producto principal y sus implicaciones

El desarrollo presentado en Chemistry World se centra en un electrolito innovador capaz de reducir los requisitos térmicos y mejorar la estabilidad frente a la corrosión. La posibilidad de mantener una conductividad adecuada a temperaturas más bajas supone un ahorro de entre el 20 y el 30 % en costes de aislamiento y gestión térmica respecto a diseños anteriores. Además, su resistencia química frente a oxígeno o a trazas de otros gases derivados del ciclo garantiza un funcionamiento prolongado y estable.

El objetivo de los investigadores es superar las densidades energéticas que hasta ahora limitaban estas baterías, con previsiones de alcanzar entre 50 y 150 Wh/kg, lo que las situaría en el rango adecuado para aplicaciones estacionarias. A nivel de eficiencia, la reducción de pérdidas en el electrolito también contribuye a una mayor competitividad frente a las soluciones de ion-litio o frente al almacenamiento basado en electrólisis convencional más pila de combustible.

La modularidad, la reducción de costes operativos y la posibilidad de integrar el sistema en redes eléctricas inteligentes hacen de este producto un candidato atractivo para proyectos piloto y, en un futuro, para instalaciones de mayor envergadura.

Retos pendientes

A pesar de las ventajas, existen limitaciones que no deben pasarse por alto. La eficiencia neta del ciclo completo, incluyendo electrólisis, compresión o transporte del hidrógeno, sigue situándose en torno al 50–60 %, por debajo de la eficiencia de las baterías eléctricas en ciclos cortos. La construcción de infraestructuras seguras para manejar el hidrógeno, desde depósitos hasta sistemas de transporte, añade costes que pueden lastrar su adopción.

Además, la durabilidad del electrolito y de los electrodos en condiciones reales de operación debe validarse en proyectos a escala industrial, ya que las pruebas de laboratorio no siempre reflejan la complejidad de los entornos eléctricos o climáticos.

Por último, la competencia de otras químicas emergentes, como las baterías de litio-azufre o las de estado sólido, obliga a que las baterías de hidrógeno justifiquen su posición en términos de coste por kWh, facilidad de integración y duración.

Perspectivas futuras

Si la tecnología consigue demostrar un coste competitivo y una vida útil prolongada, podría tener un papel fundamental en el almacenamiento estacional y en el aprovechamiento de excedentes renovables. En regiones con alta producción solar o eólica, la posibilidad de guardar electricidad en forma de hidrógeno y recuperarla con eficiencias cercanas al 70 % marcaría una diferencia frente a la pérdida actual de energía por vertidos a la red.

El desarrollo de estándares internacionales de seguridad, el abaratamiento de la electrólisis y la integración de sistemas modulares son pasos necesarios para que esta innovación se extienda. Más que desplazar por completo a las baterías de litio, es probable que conviva con ellas en un ecosistema híbrido de almacenamiento, donde cada tecnología aporte ventajas en función de la escala temporal y de las necesidades de respuesta.

Reflexiones finales

La transición energética no depende de una sola solución, sino de una combinación de tecnologías que permitan estabilizar la red y aprovechar al máximo las renovables. La batería de hidrógeno con electrolito avanzado representa un avance técnico al superar limitaciones históricas de temperatura y degradación, pero su éxito dependerá de la capacidad de integrarse en sistemas completos, desde infraestructuras seguras hasta redes inteligentes.

Este tipo de investigación muestra cómo la innovación en materiales puede abrir nuevas posibilidades en un sector que exige flexibilidad, durabilidad y eficiencia. El tiempo dirá si este diseño se convierte en una pieza clave del almacenamiento energético global o si será una opción complementaria entre muchas otras.