Descubren una nueva forma de separar el hidrógeno del agua que utiliza energía solar para funcionar y que es más barato que los sistemas que se están aplicando actualmente
Investigadores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL), del gobierno de EEUU han desarrollado un nuevo método de producción de hidrógeno que promete ser más eficiente que los métodos tradicionales y mucho más barato. El hidrógeno verde puede ser el gran sustituto de los combustibles fósiles y servir como sistema de almacenamiento energético, aunque muchos lo critican porque gasta grandes cantidades de energía para su extracción. El problema es que, por mucho que se empeñen los fabricantes y los políticos, los coches 100% de baterías tampoco son una solución.
El hidrógeno es el elemento químico más abundante en el universo. Hasta ahora nos hemos aprovechado de sus cualidades energéticas gracias al carbón y el gas natural, pero hoy en día, y en los próximos años, necesitamos tecnologías de extracción más sostenibles que nos ayuden a cumplir los objetivos de emisiones que han marcado los países para luchar contra la crisis climática.
Hasta ahora, la gran esperanza del hidrógeno verde, el único que se puede producir sin generar ningún tipo de emisiones de dióxido de carbono, ha sido la electrólisis: un proceso en el que se extrae el hidrógeno del agua por medio de un catalizador y grandes cantidades de electricidad que se extrae de fuentes renovables. Sin embargo, los sistemas que usamos hoy en día para realizar la electrólisis son bastante caros. Según el Departamento de Energía de los EEUU, el coste por kilogramo de hidrógeno verde el verano pasado era de cinco dólares por kilo, pero han propuesto en marcha una iniciativa — la Hydrogen Energy Earthshot Initiative— que tiene como objetivo reducirlo a un dólar por kilo dentro de 10 años.
Los investigadores del NREL quieren conseguir llegar a ese dólar por kilo dejando a un lado la electrólisis. Para ello han propuesto un nuevo método que han llamado producción de hidrógeno solar termoquímico (STCH). “El STCH se basa en un proceso químico de dos pasos en el que los óxidos metálicos se exponen a temperaturas superiores a los 1.400 grados centígrados y luego se reoxidan con vapor a temperaturas más bajas para producir hidrógeno”, explica el equipo del NREL.
Con la ayuda de la energía térmica del Sol
Para conseguir esas temperaturas tan elevadas sin volver a caer en el problema de costes de la electrólisis, se utiliza energía solar concentrada para focalizar el calor a un punto concreto. Para ello, dicen los investigadores, utilizan un sistema de espejos que refleja los rayos del sol y los concentra generando una temperatura muy superior al la que consigue con las centrales eléctricas tradicionales.
Uno de los materiales claves en este sistema es la perovskita, una familia de materiales cristalinos cultivados en laboratorio con propiedades ópticas muy interesantes y un coste reducido que la han convertido en la gran promesa de la energía fotovoltáica.
Sin embargo, los propios investigadores del NREL admiten que encontrar el material que pueda alcanzar los objetivos de rendimiento y coste es clave para esta tecnología. “Se trata de un campo muy difícil, en el que hay muchas cuestiones de investigación sin resolver, sobre todo desde el punto de vista de los materiales”, afirma Zhiwen Ma, ingeniero del NREL y autor principal de un nuevo artículo publicado en la revista Renewable Energy donde hablan de este descubrimiento.
Las baterías de litio tienen los días contados
Hay muchas voces muy críticas con la eficiencia del hidrógeno verde. Entre esas voces la que más se oye es la de Elon Musk, el fundador de Tesla, SpaceX y posible futuro dueño de Twitter. En una entrevista reciente con la versión británica del Financial TImes, Musk volvió a atacar al hidrógeno verde.
“No se da de forma natural en la Tierra, así que hay que dividir el agua con electrólisis o romper hidrocarburos. Cuando se rompen hidrocarburos realmente no se ha resuelto el problema de los combustibles fósiles y la eficiencia de la electrólisis es pobre. Así que realmente estás gastando mucha energía para dividir el hidrógeno y el oxígeno”, aseguró Musk. “Y si tienes que licuar el hidrógeno, oh Dios mío. La cantidad de energía necesaria para hacer hidrógeno y convertirlo en líquido es asombrosa. Es la cosa más tonta que podría imaginar para el almacenamiento de energía”.
Musk, como director general de Tesla y parte interesada en el éxito de los coches de baterías, no es para nada neutral en este asunto. Entre otras cosas olvida que producir un coche eléctrico 100% de baterías es también muy contaminante, que hoy en día tienen una autonomía muy limitada, son caros y, sobre todo, que 2040 podría ser la fecha en la que terminemos con todo el litio del planeta, un material imprescindible para la fabricación de las baterías actuales
Hemos visto ya en Novaceno algunos avances tecnológicos que prometen solucionar los problemas de los que habla Musk y reducir el coste de la producción de hidrógeno verde de manera radical. Científicos de la Universidad de Hangyang, en Corea del Sur, presentaron en febrero un nuevo tipo de membrana que reduce drásticamente el coste de la producción de hidrógeno a partir de agua. Según ellos su sistema es unas 3.000 veces más barato que las membranas actuales y aumenta la efectividad del proceso de electrólisis y su durabilidad.
La compañía californiana Verdagy, días después, presentó otra membrana más grande que permite un coste por kilovatio hora en el rango de los combustibles fósiles para 2025. Y un grupo de investigadores australiano han creado un nuevo catalizador a base de níquel y cobalto que, según ellos, consigue romper las moléculas de los átomos de agua empleando menos energía y consiguiendo una mayor extracción de hidrógeno.
El propio Musk ha admitido públicamente que es imposible que el coche eléctrico tenga recorrido si no se cambia la tecnología de las baterías. Tesla está estudiando sustituír el litio por manganeso para evitar la escasez de materias primas, pero hoy en día no hay una solución fiable que asegure su futuro ni el de los millones de vehículos que se van a producir en los próximos años. El hidrógeno verde puede ser una gran opción, pero necesitamos más inversión y avances reales que lo hagan ser verdaderamente eficiente a escala industrial.
Fuente: elconfidencial.com