Subscribe Us

TECNOLOGÍA. Descubren una nueva forma de producir hidrógeno mediante microondas

 

Fuente: Asociación RUVID

Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Valencia y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto un nuevo método que permite transformar la electricidad en hidrógeno o productos químicos utilizando únicamente microondas, sin cables y sin ningún tipo de contacto con electrodos.  Esto representa una revolución en el campo de la investigación energética y un desarrollo clave para el proceso de descarbonización industrial, así como para el futuro de la automoción y la industria química, entre muchos otros. El estudio ha sido publicado en la última edición de Nature Energy , donde se explica el descubrimiento.

La tecnología desarrollada y patentada por la UPV y el CSIC se basa en el fenómeno de reducción de materiales sólidos mediante las Este método permite realizar procesos electroquímicos directamente sin necesidad de electrodos, lo que simplifica y abarata significativamente su uso práctico, ya que proporciona más libertad en el diseño de la estructura del dispositivo y en la elección de las condiciones de funcionamiento, principalmente la temperatura. 

El hidrógeno es un vector prometedor en la descarbonización de los sistemas energéticos, pero se requiere una síntesis más eficiente y escalable para permitir su despliegue generalizado.

Es una tecnología con gran potencial práctico, especialmente por su uso en el almacenamiento de energía y producción de combustibles sintéticos y productos químicos verdes. Este aspecto tiene una gran importancia en la actualidad, ya que tanto el transporte como la industria están inmersos en una transición hacia la descarbonización, por lo que deben cumplir con exigiendo metas entre 2030 y 2040 para disminuir el consumo de energía y sustancias de origen fósil, principalmente gas natural y petróleo.

Hidrógeno verde para usos industriales y de transporte

El uso principal de esta tecnología revolucionaria es la producción de hidrógeno verde (producido sin emitir gases de efecto invernadero) a partir del agua para usos industriales y de transporte. Como señalan el equipo de ITQ e ITACA, se trata de una tecnología con gran potencial para el sector de la automoción, concretamente para turismos alimentados por pilas de combustible e híbridos o vehículos de gran tamaño como trenes o barcos. Pero también para la  , la metalurgia, el sector cerámico o la producción de fertilizantes, entre muchos otros sectores.

Este método permitirá transformar la electricidad renovable, típicamente de origen solar o eólico, en productos de valor agregado y combustibles verdes. 

Tiene innumerables usos y esperamos que surjan nuevos usos para el almacenamiento de energía, el desarrollo de nuevos materiales y la producción química. , destaca José Manuel Catalá, investigador del instituto ITACA de la UPV. En el artículo publicado en Nature Energy , los investigadores también aportan un estudio técnico y económico que demuestra que esta tecnología permitiría obtener una alta eficiencia energética, y que los costes de las instalaciones para llevar a cabo el proceso de producción de  son muy competitivos frente a las tecnologías convencionales.

Carga ultrarrápida de baterías ... y exploración espacial

El equipo de la UPV y el CSIC estudia otros usos futuros de esta tecnología, y actualmente centra sus esfuerzos en su uso para la carga ultrarrápida de baterías. Esta novedosa tecnología podría permitir una disminución prácticamente instantánea del tamaño del electrodo (ánodo metálico) que almacena energía. Es decir, se pasaría de un proceso de carga progresiva por capas, que puede tardar horas, a un proceso simultáneo en todo el electrolito, que permitiría cargar una batería en pocos segundos.

Otro uso sería la generación directa de oxígeno con microondas, lo que abre un amplio espectro de nuevos usos. Un uso específico sería la producción directa de oxígeno con rocas extraterrestres, que podrían tener un papel clave en la futura exploración y colonización de la Luna, Marte u otros cuerpos rocosos del sistema solar.

Fundamentos de la nueva técnica

El equipo de investigadores observó que cuando los materiales iónicos estaban siendo tratados con microondas, los materiales mostraban cambios inusuales en sus propiedades, especialmente en su conductividad electrónica, cambios que no ocurrían cuando se calentaban de manera convencional.  Así, al comprender estos cambios bruscos en sus propiedades eléctricas les hizo profundizar, diseñar nuevos experimentos, nuevos reactores de microondas y aplicar otras técnicas analíticas.

El equipo de los institutos ITACA e ITQ verificó que las microondas interactúan con estos materiales acelerando los electrones y dando paso a la liberación de moléculas de oxígeno de su estructura (lo que también se llama reducción). Este cambio se manifestó específicamente con alteraciones repentinas de la conductividad a temperaturas relativamente bajas (aproximadamente 300ºC). Este estado semiequilibrado se mantiene mientras se aplican las microondas, pero tiende a revertirse mediante la reoxigenación (reoxidación) cuando dejan de aplicarse las microondas. 

La reducción impulsada por microondas se identificó por un aumento instantáneo de la conductividad eléctrica y el O 2Este proceso era ciclable, mientras que el rendimiento de 2 y la eficiencia energética dependían del material y la energía.
 Los investigadores concluyeron en el gran potencial práctico de este descubrimiento, especialmente en una coyuntura de descarbonización progresiva, que se requiere para alcanzar el objetivo de que la Unión Europea sea climáticamente neutral en 2050, una economía con cero emisiones netas de gases de efecto invernadero.

Fuente: J. M. Serra et al. Hydrogen production via microwave-induced water splitting at low temperature, Nature Energy (2020). DOI: 10.1038/s41560-020-00720-6

PUBLICIDAD

Publicar un comentario

0 Comentarios