Nuevo descubrimiento permite utilizar agua de mar para producir hidrógeno verde con un método simple
El hidrógeno verde es la pieza faltante en el puzzle de la descarbonización. En un día como hoy, en el que España ha llegado a producir el 107,3% de la demanda energética del país a partir de fuentes renovables, hace falta una mayor capacidad de almacenamiento (baterías o centrales de bombeo) y una demanda más flexible. Producir hidrógeno verde cuando la electricidad está muy barata es la apuesta del país para aprovechar ese excedente.
Hay un problema. Si bien el hidrógeno verde se produce con energía solar o eólica (por eso se dice que es un vector energético que almacena energía limpia), el proceso para producirlo, la electrólisis de agua, consume ingentes cantidades de agua dulce, un recurso cada vez más escaso para miles de millones de personas en regiones amenazadas por la sequía crónica.
La solución obvia es usar agua de mar, el recurso más abundante del planeta. Pero claro, la sal y las impurezas corroen los equipos y reducen la eficiencia del proceso. Hacen falta desalinizadoras externas, que añaden costes y consumo energético; o electrolizadores superresistentes, que todavía están en desarrollo.
Existe una tercera vía. Investigadores del MIT, la Universidad Cornell, la Universidad Johns Hopkins y la Universidad Estatal de Michigan unieron fuerzas para dar con una alternativa que apodaron la «trifecta de la sostenibilidad».
El sistema, detallado en Energy & Environmental Science, produce hidrógeno verde directamente a partir del agua de mar. Lo hace usando energía solar con una eficiencia impresionante, y generando agua potable como subproducto.
Cómo lo han hecho. Aprovechando todo el espectro solar. La idea central de este nuevo enfoque, oficialmente denominado HSD-WE (Hybrid Solar Distillation–Water Electrolysis), es exprimir al máximo la energía solar.
Sabemos que los paneles fotovoltaicos convierten solo una parte de la luz solar en electricidad (las más eficientes rondan el 25% de eficiencia). El resto de la energía se disipa como calor residual. ¿Y si ese calor, en lugar de desperdiciarse, se usara para algo útil? ¡Eureka!
Más sencillo de lo que parece. Como muchos otros sistemas destinados a la producción de hidrógeno verde, el HSD-WE integra paneles solares que convierten la luz en electricidad y un electrolizador de membrana de intercambio de protones (PEM) que descompone las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.
El secreto está en la parte trasera de los paneles solares, son donde el HSD-WE lleva acoplado un destilador térmico interfacial que utiliza el calor residual de las células fotovoltaicas para evaporar agua de mar. Una simple membrana que absorbe el agua salada. Es una genialidad.
Lo mejor es que funciona. La electricidad de los paneles solares alimenta directamente el electrolizador. Al mismo tiempo, el calor residual del panel calienta el agua de mar en el destilador interfacial, evaporándola. Este vapor de agua pura (ya sin sal) se transporta por un pequeño espacio de aire hasta el electrolizador, donde se condensa directamente en el ánodo, añadiendo agua ultrapura para la electrólisis.
El prototipo, probado por el MIT tanto en condiciones de laboratorio, bajo luz solar simulada, como al aire libre, en un día parcialmente soleado, arrojó cifras impresionantes. Lograron 35,9 litros de hidrógeno seco por metro cuadrado de panel solar por hora, usando agua de mar real. En términos de eficiencia, el sistema convirtió el 12,6%, una tasa comparable o incluso por encima de tecnologías actuales de producción de hidrógeno verde con agua potable.
¿Hidrógeno barato por fin? Más allá de la proeza técnica, el análisis económico preliminar también es prometedor. Al no depender de suministros externos de electricidad ni de agua purificada, el coste operativo es mínimo, por lo que el precio del hidrógeno producido con este sistema podría caer drásticamente con la escala.
Mientras que la electrólisis convencional alimentada por la red eléctrica y usando agua potable cuesta unos 10 dólares el kilo, este sistema HSD-WE, a cambio de una inversión inicial ligeramente mayor, podría alcanzar los 5 dólares el kilo tras 3 años de operación y bajar hasta 1 dólar el kilo en 15 años. Un precio que sin dudas cambiaría las reglas del juego.
Imagen | Nickelgreen
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