Los ingenieros del Instituto de Investigación de Massachussets (MIT), por sus siglas en inglés, trabajan en un proyecto para producir hidrógeno libre de emisiones con un nuevo sistema de reactores, similar a un tren, que es impulsado exclusivamente por energía solar.
En un estudio publicado en Solar Energy Journal, los ingenieros presentan el diseño conceptual de un sistema que puede producir eficientemente «hidrógeno termoquímico solar». El sistema aprovecha el calor del sol para dividir directamente el agua y generar hidrógeno, un combustible limpio que puede alimentar camiones, barcos y aviones de larga distancia, mientras que en el proceso no emite emisiones de gases de efecto invernadero.
Ventajas del hidrógeno termoquímico solar
Actualmente, el hidrógeno se produce en gran medida a través de procesos que involucran gas natural y otros combustibles fósiles, lo que hace que el combustible, que de otro modo sería verde, sea más una fuente de energía «gris» cuando se considera desde el inicio de su producción hasta su uso final. Por el contrario, el hidrógeno termoquímico solar, o STCH, ofrece una alternativa totalmente libre de emisiones, ya que depende completamente de la energía solar renovable para impulsar la producción de hidrógeno. Pero hasta ahora, los diseños existentes de STCH tienen una eficiencia limitada: solo alrededor del 7% de la luz solar entrante se utiliza para producir hidrógeno. Los resultados hasta ahora han sido de bajo rendimiento y alto coste.
En un gran paso hacia la realización de combustibles solares, el equipo del MIT estima que su nuevo diseño podría aprovechar hasta el 40% del calor del sol para generar mucho más hidrógeno. El aumento de la eficiencia podría reducir el coste total del sistema, lo que convertiría a STCH en una opción potencialmente escalable y asequible para ayudar a descarbonizar la industria del transporte.
¿Cómo se produce?
Al igual que otros diseños propuestos, el sistema del MIT se combinaría con una fuente existente de calor solar, como una planta solar concentrada (CSP), una matriz circular de cientos de espejos que recogen y reflejan la luz solar a una torre receptora central. A continuación, un sistema STCH absorbe el calor del receptor y lo dirige para dividir el agua y producir hidrógeno. Este proceso es muy diferente de la electrólisis, que utiliza electricidad en lugar de calor para dividir el agua.
En el corazón de un sistema STCH conceptual se encuentra una reacción termoquímica de dos pasos. En el primer paso, el agua en forma de vapor se expone a un metal. Esto hace que el metal tome oxígeno del vapor, dejando hidrógeno atrás. Esta «oxidación» del metal es similar a la oxidación del hierro en presencia de agua, pero ocurre mucho más rápido. Una vez que se separa el hidrógeno, el metal oxidado (u oxidado) se recalienta al vacío, lo que actúa para revertir el proceso de oxidación y regenerar el metal. Una vez eliminado el oxígeno, el metal puede enfriarse y volver a exponerse al vapor para producir más hidrógeno. Este proceso se puede repetir cientos de veces.
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