Un grupo especial de materiales óxidos que aceptan y entregan átomos de oxígeno fácilmente ante cambios de temperatura podría ser la base alrededor de la cual tendríamos un sistema de producción de hidrógeno a pequeña escala, adecuado para alimentar células de combustible de uso doméstico y para vehículos.

Los científicos saben desde hace tiempo que los óxidos de elementos raros como el cerio, el terbio y el praseodimio pueden producir hidrógeno a partir de vapor de agua y metano en ciclos continuos de "inhalación y exhalación". Dopando los óxidos con átomos de hierro, los investigadores del Georgia Institute of Technology han reducido las temperaturas bajo las cuales estos materiales producen hidrógeno, abriendo la puerta a que el proceso pueda ser alimentado mediante energía solar.

Según Zhong L. Wang, experto en materiales de la School of Materials Science and Engineering, el nuevo método de producción de hidrógeno tiene numerosas ventajas, algunas de las cuales permiten aplicaciones más realistas de la tecnología de las células de combustible en el hogar. Estos dispositivos proporcionan electricidad como subproducto de una reacción química en la que el hidrógeno se combina con el oxígeno para obtener agua. Se espera que sean pronto utilizados en diferentes ámbitos de la industria, e incluso para mover los motores eléctricos de los automóviles del futuro. El gran problema con el que nos enfrentamos es la obtención del hidrógeno necesario, es decir, su producción mediante un método seguro y barato.

En la actualidad el hidrógeno se obtiene a partir de hidrocarburos como el metano, pero implica el uso de catalizadores metálicos y temperaturas de más de 800 grados Celsius. A escala industrial el método es apropiado, pero no lo es tanto para aplicaciones en las que se necesita sólo una producción reducida (para células de combustible domésticas y para mover vehículos).

El método de la Georgia Tech, al trabajar a más bajas temperaturas, proporciona una alternativa de bajo coste que usa menos energía y menos agua para operar.

Los óxidos propuestos tienen una estructura cristalina única, que permite que hasta el 20 por ciento de los átomos de oxígeno que contiene puedan salir sin provocar un daño estructural. Esto posibilitaría iniciar un secuencia cíclica en la que los átomos de oxígeno saldrían y entrarían de la estructura a través de una serie de procesos de oxidación y reducción, los cuales producirían hidrógeno, primero a partir del metano y después del vapor de agua. Añadiendo un suministro de oxígeno externo, el sistema podría reducir la cantidad de agua requerida para la producción de hidrógeno.

En primer lugar, se usan temperaturas de unos 700 grados Celsius para extraer el oxígeno del material, que actúa oxidando el carbono del metano para formar óxidos de carbono e hidrógeno libre. Después, se emplean temperaturas de hasta 375 grados Celsius para reducir el vapor de agua, sacando oxígeno del agua para devolvérselo a la estructura cristalina, produciendo más hidrógeno en el proceso.

Aumentando y disminuyendo la temperatura en un ciclo continuo, en presencia de metano o agua, podemos producir hidrógeno de forma constante.

Si se redujera la temperatura de reacción hasta unos 350 grados, se podría emplear energía solar para proporcionar al menos parte del calor necesario. Emplear una fuente de energía renovable haría el proceso más atractivo para los usuarios domésticos.