En los últimos años, los serios problemas ambientales y la crisis energética causados por la quema de los combustibles fósiles han hecho un llamado a la investigación en fuentes de energía limpias para reemplazar los motores de gasolina y modificar las centrales termoeléctricas. 

Una economía basada en el hidrógeno es un enfoque potencial para mantener nuestro nivel de vida, mientras se reducen las emisiones de dióxido de carbono en la atmósfera, el cual es un gas de efecto invernadero que se produce durante la combustión de hidrocarburos, biomasa, entre otros. 

Por mencionar un dato de la Agencia Internacional de Energía, en el año 2013, la demanda energética global alcanzó los 18 terawatts (TW), sin embargo, el 80% de esta energía proviene de la quema de combustibles fósiles. Con el crecimiento demográfico y la expansión industrial, se espera que la demanda crezca a 26 TW en el año 2040 y las emisiones de dióxido de carbono aumenten de 32 gigatoneladas por año (Gt/año) a 44 Gt/año, según los datos de la revista Science. Por lo tanto, existen serias preocupaciones para diversificar las fuentes energéticas, reduciendo la quema de los combustibles fósiles y cambiando el esquema energético al uso de energías limpias como la solar, la eólica y la hidroeléctrica.

El hidrógeno es un portador muy eficiente de energía, el cual es ideal, ya que su consumo no genera emisiones de carbono al ambiente, responsables del efecto invernadero. Sin embargo, el uso del hidrógeno presenta grandes retos debido a su baja densidad y alta flamabilidad relativa a los hidrocarburos. Estos detalles involucran un costo adicional y obstáculos de seguridad para su almacenamiento, transporte y distribución. Además, el hidrógeno puede ser utilizado para producir energías limpias mediante celdas de combustible, donde las reacciones de oxidación del hidrógeno y reducción del oxígeno convierten la energía química en eléctrica. 

Las celdas de combustible son dispositivos eficientes que producen una alta densidad de corriente y cero emisiones de gases contaminantes, ya que su producto es solamente agua. Sin embargo, el funcionamiento de estas celdas dependen principalmente de los catalizadores, que son los aceleradores de las reacciones electroquímicas, necesarios para su funcionamiento. Estos catalizadores se fabrican con materiales escasos y de alto costo como el platino, que prohíben fuertemente su producción a gran escala y comercialización. Se espera que esta tecnología pueda ser lo suficientemente barata para aplicaciones de transporte y en centrales eléctricas.

Actualmente el Centro de Investigaciones en Óptica, A.C. (CIO) del Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología (Conahcyt) cuenta con un departamento de investigación en energía, donde se desarrollan proyectos para la fabricación de medios de almacenamiento de energía como baterías y recientemente se ha llevado a cabo la creación de proyectos para el desarrollo de celdas de combustible de hidrógeno.

Los estudios teóricos en combinación con los experimentales, permiten evaluar diversos materiales para su posible uso en los catalizadores de las celdas de combustible. Actualmente se están llevando a cabo cálculos basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT) para la búsqueda de materiales de menor costo como aleaciones de metales nobles para abaratar las celdas de combustible. 

La DFT nos permite calcular la energía total del sistema y estimar la energía necesaria para la formación o disociación de enlaces en las reacciones químicas. De esta manera podemos estudiar diversos materiales y compararlos con el platino, que es el catalizador ideal. Una vez identificados los materiales activos para las celdas de combustible, se evalúa su eficiencia a nivel experimental. 

A grandes rasgos, el procedimiento experimental consiste en fabricar los catalizadores en forma de polvos, en donde se encuentran las partículas catalíticas suspendidas en material poroso para permitir la difusión de los gases de hidrógeno y oxígeno. Posteriormente, se genera una solución del catalizador que se deposita en ambas caras de una membrana polimérica en la parte central de la celda. Una vez fabricado este ensamble, la eficiencia de la celda se caracteriza por técnicas de respuesta eléctrica para medir la densidad de corriente generada.

Mediante los actuales proyectos mencionados, se desea fomentar el uso de las energías renovables en el estado, en particular se desea reducir el alto costo de las celdas de combustible para poder utilizarlas como fuentes de energía en un futuro cercano.

El Dr. Peter Ludwig Rodríguez-Kessler estudió la licenciatura en Ingeniería Física en la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, (UASLP), posteriormente realizó una maestría en ciencia de materiales en el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT), en San Luis Potosí, México, donde también obtuvo el grado de doctor en nanociencias y materiales en el año de 2015. Realizó un postdoctorado en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV), Unidad Mérida y posteriormente realizó un segundo postdoctorado en la Universidad Autónoma de Chile mediante un proyecto de postdoctorado FONDECYT, el cual concluyó a principios del año 2022. En el mismo año 2022 ingresó al Centro de Investigaciones en Óptica A.C., CIO como Profesor Investigador Electroquímico Teórico. Actualmente es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, Nivel I.