Una nueva tecnología pretende reducir los costes del combustible de hidrógeno
Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una nueva técnica de extracción de hidrógeno gaseoso a partir de portadores líquidos que es más rápida, menos costosa y más eficiente desde el punto de vista energético que los enfoques anteriores.
Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una nueva técnica de extracción de hidrógeno gaseoso a partir de portadores líquidos que es más rápida, menos costosa y más eficiente desde el punto de vista energético que los enfoques anteriores. La técnica utiliza un fotocatalizador reutilizable y la luz solar para extraer el gas hidrógeno de su portador líquido con mayor rapidez y utilizando menos rodio que las técnicas anteriores, lo que hace que todo el proceso sea considerablemente menos costoso.
Milad Abolhasani, NC State University
"El hidrógeno se considera una fuente de energía sostenible para el transporte, pero hay que superar algunos obstáculos técnicos antes de que pueda considerarse una alternativa práctica a las tecnologías existentes", afirma Milad Abolhasani, autor de un artículo sobre la nueva técnica y profesor asociado de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Uno de los grandes obstáculos para la adopción de una economía del hidrógeno es el coste del almacenamiento y el transporte".
El combustible de hidrógeno no genera emisiones deCO2. Y las estaciones de servicio de hidrógeno podrían situarse en las gasolineras existentes, aprovechando la infraestructura existente. Pero el transporte de gas hidrógeno es peligroso, por lo que el hidrógeno debe transportarse mediante un soporte líquido. Un obstáculo clave para esta estrategia es que la extracción del hidrógeno del portador líquido en los lugares de destino, como las estaciones de servicio, requiere mucha energía y es cara.
"Investigaciones anteriores han demostrado que es posible utilizar fotocatalizadores para liberar gas de hidrógeno de un portador líquido utilizando únicamente la luz solar", afirma Abolhasani. "Sin embargo, las técnicas existentes para hacerlo eran laboriosas, llevaban mucho tiempo y requerían una cantidad significativa de rodio, un metal que es muy caro".
"Hemos desarrollado una técnica que aplica un fotocatalizador reutilizable y la luz solar para extraer el gas hidrógeno de su portador líquido con mayor rapidez y utilizando menos rodio, lo que hace que todo el proceso sea significativamente menos costoso", afirma Malek Ibrahim, primer autor del artículo y antiguo investigador postdoctoral en NC State. "Además, los únicos subproductos son el gas hidrógeno y el propio portador líquido, que puede reutilizarse repetidamente. Es muy sostenible".
Una de las claves del éxito de la nueva técnica es que se trata de un reactor de flujo continuo. El reactor se asemeja a un tubo fino y transparente lleno de arena. La "arena" está formada por granos de óxido de titanio a escala micrométrica, muchos de los cuales están recubiertos de rodio. El líquido portador de hidrógeno se bombea en un extremo del tubo. Las partículas recubiertas de rodio recubren la parte exterior del tubo, donde la luz solar puede alcanzarlas. Estas partículas son catalizadores fotorreactivos que, en presencia de la luz solar, reaccionan con el líquido portador para liberar moléculas de hidrógeno en forma de gas.
Los investigadores diseñaron el sistema con precisión para que sólo los granos exteriores de óxido de titanio estuvieran recubiertos de rodio, lo que garantiza que el sistema no utilice más rodio del necesario.
"En un reactor discontinuo convencional, el 99% del fotocatalizador es óxido de titanio y el 1% es rodio", explica Abolhasani. "En nuestro reactor de flujo continuo, sólo necesitamos utilizar un 0,025% de rodio, lo que supone una gran diferencia en el coste final. Un solo gramo de rodio cuesta más de 500 dólares".
En su reactor prototipo, los investigadores lograron un rendimiento del 99% -lo que significa que el 99% de las moléculas de hidrógeno se liberaron del portador líquido- en tres horas.
"Eso es ocho veces más rápido que los reactores convencionales por lotes, que tardan 24 horas en alcanzar el 99% de rendimiento", dice Ibrahim. "Y el sistema debería ser fácil de ampliar o reducir para permitir la reutilización del catalizador a escala comercial: basta con hacer el tubo más largo o fusionar varios tubos que funcionen en paralelo".
El sistema de flujo puede funcionar de forma continua hasta 72 horas antes de que su eficacia disminuya. En ese momento, el catalizador puede "regenerarse" sin sacarlo del reactor: es un proceso de limpieza sencillo que dura unas seis horas. A continuación, el sistema puede reiniciarse y funcionar a pleno rendimiento durante otras 72 horas.
NC State ha presentado una patente provisional para esta tecnología.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la química en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de química, análisis, laboratorio y tecnología de procesos le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
