Un equipo internacional ha conseguido producir hidrógeno con un nuevo sistema de membranas cerámicas protónicas. En el equipo participan el Instituto de Tecnología Química (ITQ), un centro mixto del CSIC y la Universidad de Valencia (UPV). Han desarrollado un nuevo reactor electrificado para obtener hidrógeno de forma más sostenible y eficiente energéticamente.
El equipo ha combinado con éxito 36 membranas cerámicas individuales en un generador escalable y modular. Produce hidrógeno a partir de electricidad y diversos combustibles, con una pérdida de energía casi nula. Es la primera vez que se demuestra que esta tecnología permite obtener hidrógeno de forma industrial.
Los resultados del trabajo donde participa el ITQ, publicados en ‘Science‘, son prometedores para la competitividad de diferentes tipos de hidrógeno, incluido el verde. Su destino puede ser el transporte terrestre y marítimo, así como otros mercados y su uso industrial.
Los reactores electroquímicos cerámicos protónicos empleados en este estudio utilizan energía eléctrica para extraer hidrógeno de otras moléculas con una eficiencia energética excepcional. El combustible puede ser amoníaco, gas natural, biogás u otras moléculas con hidrógeno.
Logros del equipo del ITQ
Con el proyecto, se ha conseguido alcanzar una producción de alrededor de medio kilo de hidrógeno presurizado al día mediante electrocompresión. Y, además, con una elevada pureza y máxima eficiencia energética.
Entre los logros más importantes: el grupo de conversión y almacenamiento de energía del ITQ ha demostrado que es posible trabajar con esta tecnología a 150 bares de presión.
Además, el sistema demuestra un importante papel en la descarbonización: el CO2 que se produce no se libera a la atmósfera, sino que se transforma en una corriente presurizada para su licuación y transporte. Posteriormente, se puede utilizar o almacenar.
Resultados óptimos, según el ITQ
Los resultados obtenidos en este trabajo muestran por primera vez que la tecnología cerámica protónica se puede utilizar para crear dispositivos escalables de hidrógeno. Esto allana el camino para la fabricación industrial en masa.
Mientras que otras energías limpias como la solar o la eólica son intermitentes, el hidrógeno tiene la ventaja de poder almacenar y distribuir energía.
Según Sonia Remiro Buenamañana, investigadora postdoctoral del ITQ:
«Este sistema permitirá almacenar energía en forma de moléculas de alta densidad energética con contenido en hidrógeno, dando respuesta al problema de la intermitencia de las fuentes renovables».
Además del ITQ, el equipo de investigación incluye personal científico e ingenieros de: la Universidad de Oslo y el instituto de investigación SINTEF (Noruega); así como de CoorsTek Membrane Sciences, el departamento de investigación de la compañía CoorsTek.
«La eficiencia energética es clave para el futuro del hidrógeno«, sostiene Irene Yuste, ingeniera química de CoorsTek Membrane Sciences, coautora del estudio.
Obtención de hidrógeno
José Manuel Serra, profesor de investigación del CSIC en el ITQ y coautor principal del trabajo, ha explicado:
«Cuando la energía se transforma de una forma a otra hay una pérdida de energía.
Con nuestras membranas cerámicas protónicas podemos combinar pasos distintos de la producción de hidrógeno en una sola etapa donde el calor para la producción catalítica de hidrógeno es suministrado por la separación electroquímica de gases para formar un proceso térmicamente equilibrado. El resultado es hidrógeno hecho con una pérdida de energía casi nula».
Las membranas cerámicas protónicas son convertidores de energía electroquímica, al igual que las baterías, las pilas de combustible y los electrolizadores.
Una de las claves del avance es un nuevo componente desarrollado por la compañía CoorsTek Membrane Sciences a partir de materiales vitrocerámicos y metálicos. Este componente combina la robustez a altas temperaturas de una cerámica y la conductividad electrónica de un metal.
Las membranas operan a temperaturas elevadas, entre 400 y 800º C; descomponen el hidrógeno en sus partículas subatómicas (protones y electrones); y transportan los protones a través de un electrolito cerámico sólido.
María I. Valls Esteve, investigadora del ITQ, ha añadido:
«Nuestro grupo de investigación ha realizado un extenso estudio de las velocidades de las reacciones que tienen lugar. Asimismo, de los mecanismos implicados en ellas para mejorar las condiciones de operación de estos sistemas».
Participantes
El trabajo de investigación ha contado con el apoyo de expertos en tecnología y recursos financieros de las principales compañías energéticas: Shell, ExxonMobil, Total Energies, Equinor, ENGIE y Saudi Aramco. Además, con la empresa estatal noruega para la captura, almacenamiento y transporte de carbono, Gassnova; y el Consejo de Investigación de Noruega, que también contribuyeron con fondos.
La obtención de estos resultados ha sido posible gracias a una estrategia que se conoce como ‘open innovation’. Trata de generar conocimiento libre e impulsar la madurez de esta tecnología disruptiva. El siguiente paso en el programa de desarrollo es instalar un prototipo de generador de hidrógeno independiente en el campus de la sede de Saudi Aramco en Dhahran (Arabia Saudí).
FUENTE: Europa Press.
