Una novedosa membrana de purificación del combustible de hidrógeno allana el camino hacia un futuro más ecológico
Los investigadores desarrollan una novedosa membrana que purifica eficazmente el hidrógeno combustible a partir de una mezcla de gases
El hidrógeno ha sido aclamado como el "combustible del futuro" por varias razones. En primer lugar, en comparación con los hidrocarburos utilizados convencionalmente, el hidrógeno presenta un mayor rendimiento energético. En segundo lugar, el uso comercial del combustible de hidrógeno, que sólo produce agua como subproducto, ayudaría a mitigar la inminente crisis del calentamiento global al reducir el uso de combustibles fósiles agotados y contaminantes. Por ello, la investigación en curso se ha centrado en formas eficientes y respetuosas con el medio ambiente de producir hidrógeno combustible.
Imagen transversal de la permeación selectiva de gas hidrógeno en una membrana superhidrófoba formada sobre un soporte tubular poroso.
Picture courtesy: Yuji Iwamoto from Nagoya Institute of Technology
La producción de hidrógeno solar mediante la reacción fotoelectroquímica (PEC) de separación del agua es un método "verde" muy atractivo para la producción de combustible de hidrógeno, debido a su potencial de alta eficiencia de conversión, bajas temperaturas de funcionamiento y rentabilidad. Sin embargo, la separación eficaz del hidrógeno gaseoso a partir de una mezcla de gases (denominada "syngas") en diferentes condiciones ambientales ha resultado ser un reto. Un artículo publicado recientemente en la revista Separation and Purification Technology trata de resolver este reto. En este estudio, un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de Nagoya (Japón), dirigido por el profesor Yuji Iwamoto, en colaboración con investigadores de Francia, ha caracterizado con éxito una novedosa membrana que permite la separación altamente selectiva del gas hidrógeno generado a partir de la reacción PEC. El profesor Iwamoto afirma: "La separación por membranas resulta atractiva como tecnología de purificación del gas hidrógeno de bajo coste. Sin embargo, las técnicas actuales se enfrentan a varios retos, por ejemplo, el hinchamiento inducido por el agua con las membranas de polímero y la menor permeabilidad al hidrógeno con las membranas de metal, polímero y líquido soportado. "
Los investigadores desarrollaron en primer lugar una membrana polimérica híbrida orgánica-inorgánica, compuesta principalmente por un polímero llamado "policarbosilano" (PCS) formado sobre un soporte poroso a base de óxido de aluminio (Al2O3). El profesor Iwamoto explica además: "Utilizando PCS de alto peso molecular con un punto de fusión superior a 200 °C, demostramos que se podía depositar una membrana de PCS superhidrofóbica sobre un soporte tubular mesoporoso de γ-Al2O3 modificado. "
Tras desarrollar con éxito la membrana PCS, los investigadores la probaron en condiciones de reacción PEC. Tal y como se preveía, la membrana PCS mostró una elevada hidrofobicidad. Además, bajo el flujo de una mezcla de gases altamente húmeda simulada a 50°C, la membrana PCS mostró una excelente selectividad de hidrógeno. Otros análisis revelaron que la permeabilidad preferente del hidrógeno a través de la membrana de PCS se regía por el mecanismo de "difusión en estado sólido". En general, independientemente de las condiciones ambientales proporcionadas, la membrana PCS mostró una eficiente separación del gas hidrógeno.
Con el desarrollo y la caracterización de esta nueva membrana PCS, es inevitable que su adopción comercial no sólo facilite el uso de combustible de hidrógeno para las necesidades energéticas, sino que también frene el uso de combustibles fósiles no renovables. El profesor Iwamoto concluye: "Con este desarrollo tecnológico, esperamos grandes avances en la producción de hidrógeno sostenible y respetuosa con el medio ambiente."
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