Antecedentes
En el marco de la cooperación interinstitucional entre la Universidad Mayor de San Simon UMSS de
Bolivia y la Universidad Católica del Norte de Chile tiene lugar al nacimiento del proyecto: Estudio de
Electrocatalizadores Nanoestructurados para Energía Limpia.
Como parte de esta colaboración participan por la UMSS el Centro de Investigación de Tecnologías
Aplicadas CITA y el Departamento de Física, y por la UCN, el Departamento de Física, la unidad de
equipamiento científico MAINI y el proyecto Lithium.
1. Introducción
El crecimiento sostenido de la demanda energética a nivel global, impulsado por el desarrollo industrial,
agrícola y tecnológico, ha evidenciado la necesidad urgente de transitar hacia fuentes de energía limpias
y sostenibles. La progresiva disminución de las reservas de combustibles fósiles, junto con los impactos
ambientales derivados de su uso —principalmente las emisiones de gases de efecto invernadero—, ha
acelerado la búsqueda de alternativas que permitan una transición energética segura, eficiente y
respetuosa con el medio ambiente.
En este contexto, el hidrógeno verde se posiciona como un vector energético estratégico para la
descarbonización de sectores industriales, mineros y de transporte pesado. Su producción mediante
electrólisis del agua, utilizando electricidad proveniente de fuentes renovables, permite obtener
hidrógeno molecular (H₂) sin emisiones de carbono, contribuyendo a la diversificación de la matriz
energética y al almacenamiento eficiente de energía en sistemas intermitentes como la solar y la eólica.
La eficiencia del proceso de electrólisis depende críticamente del desempeño de los electrocatalizadores
utilizados en la reacción de evolución de hidrógeno (HER). En este sentido, los electrocatalizadores
nanoestructurados ofrecen ventajas significativas, como alta área superficial, propiedades electrónicas
ajustables y capacidad de ingeniería de defectos. Particularmente, los dicalcogenuros de metales de
transición (TMDs), como el disulfuro de molibdeno (MoS₂), han demostrado ser materiales altamente
promisorios por su actividad catalítica, estabilidad química y versatilidad sintética.
Este proyecto se orienta al diseño, síntesis y caracterización de electrocatalizadores nanoestructurados
basados en TMDs, con el objetivo de optimizar su rendimiento en procesos de electrólisis para la
producción de hidrógeno verde. La investigación se enmarca en los esfuerzos globales por desarrollar
tecnologías sostenibles, aportando desde el ámbito científico al fortalecimiento de la seguridad
energética nacional y a la mitigación del cambio climático.
2. Justificación
Este proyecto se justifica por la necesidad de desarrollar materiales avanzados que contribuyan a la
producción sostenible de hidrógeno, fortaleciendo la seguridad energética nacional y aportando
soluciones científicas concretas frente al cambio climático.
3. Objetivos
Objetivo
General
Diseñar, sintetizar y caracterizar electrocatalizadores nanoestructurados basados en dicalcogenuros de
metales de transición, con el fin de optimizar su desempeño en la producción de hidrógeno verde
mediante electrólisis.
Objetivos Específicos
1. Diseñar y sintetizar electrocatalizadores nanoestructurados (e.g., MoS₂) mediante métodos
controlados que permitan ajustar su morfología, orientación cristalina, dopaje y defectos
estructurales.
2. Caracterizar físico-químicamente los materiales obtenidos utilizando técnicas como
espectroscopía Raman, AFM, UV-Vis.
3. Evaluar el desempeño electrocatalítico en la reacción de evolución de hidrógeno (HER) mediante
voltametría lineal, curvas de Tafel .
4. Optimizar las condiciones de síntesis y activación superficial para mejorar la eficiencia
energética, reducir el sobrepotencial y aumentar la densidad de corriente.
5. Comparar los resultados obtenidos con electrocatalizadores comerciales de referencia,
estableciendo métricas de competitividad técnica y económica.
4. Hipótesis Central
El proyecto plantea que es factible la síntesis controlada de electrocatalizadores nanoestructurados
basados en dicalcogenuros de metales de transición permite mejorar significativamente la eficiencia de
la reacción de evolución de hidrógeno (HER) en procesos de electrólisis, reduciendo el sobrepotencial
requerido y aumentando la densidad de corriente, lo que viabiliza la producción sostenible de hidrógeno
verde como alternativa energética limpia.
