Un avance en la división del agua en sus diferentes partes podría ser un importante impulso para las ayudar a que las energías renovables. Un grupo de investigadores ha descubierto que puede contribuir a seguir generando electricidad, incluso cuando el sol no brilla y el viento no sopla.
La revista Nature publica las conclusiones de un informe que muestra cómo la división del agua en sus diferentes partes puede contribuir a impulsar las energías renovables. La investigación concluye que el uso de energía solar y eólica cuando está disponible para la división del agua ofrece una forma de almacenar energía en forma de combustible de hidrógeno. Este proceso utiliza electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno,
Actualmente, el sistema más popular utilizado para la división del agua, o electrólisis del agua, se basa en metales preciosos como catalizadores. Un equipo de investigación, que incluye científicos del Laboratorio Nacional de Los Alamos y la Universidad Estatal de Washington, ha desarrollado un sistema que utiliza menos costoso y más abundante.
“El sistema actual de electrólisis del agua utiliza un catalizador muy costoso. En nuestro sistema, utilizamos un catalizador a base de níquel-hierro, que es mucho más barato, pero el rendimiento es comparable “, explica Yu Seung Kim, científico investigador del Laboratorio Nacional de Los Alamos y autor correspondiente del artículo.
Un nuevo equipo para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno
El equipo de investigación trabajó para resolver este problema dividiendo el agua en condiciones alcalinas o básicas con un electrolizador de membrana de intercambio aniónico.
Este tipo de electrolizador no necesita un catalizador a base de metales preciosos. De hecho, un equipo dirigido por Yuehe Lin, profesor de la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de la WSU, creó un catalizador a base de níquel y hierro, elementos que son menos costosos y más abundantes en el medio ambiente.
La mayor parte de la división del agua en la actualidad se lleva a cabo utilizando un equipo llamado electrolizador de agua con membrana de intercambio de protones, que genera hidrógeno a una alta tasa de producción. Es costoso y funciona en condiciones muy ácidas, que requieren catalizadores de metales preciosos como platino e iridio, así como placas de metal resistentes a la corrosión hechas de titanio.
El equipo de Lin compartió su desarrollo con Kim en Los Alamos, cuyo equipo a su vez desarrolló el aglutinante de electrodos para usar con el catalizador. El aglutinante de electrodos es un polímero conductor de hidróxido que une catalizadores y proporciona un entorno de pH alto para reacciones electroquímicas rápidas.
La combinación del aglutinante de electrodos desarrollado por Los Alamos y el catalizador de WSU aumentó la tasa de producción de hidrógeno a casi diez veces la tasa de electrolizadores de membrana de intercambio aniónico anteriores, haciéndolo comparable con el electrolizador de membrana de intercambio de protones más costoso.
“La división del agua es una tecnología limpia, pero se necesita electricidad para hacerlo”, dijo Lin, quien también es un autor correspondiente del artículo. “Ahora tenemos mucha energía renovable, energía eólica y solar, pero es intermitente. Por ejemplo, por la noche, no podemos usar energía solar, pero si durante el día, podemos usar energía extra para convertirla en otra cosa, como hidrógeno, eso es muy prometedor “.
Se espera que el mercado global de generación de hidrógeno alcance los 199.1 mil millones de dólares para 2023 . Los mercados potenciales para la energía del hidrógeno incluyen todo, desde la conversión de energía en masa y la gestión de la red eléctrica hasta las celdas de combustible para automóviles. Lin estima que hay aproximadamente 600 parques eólicos en los Estados Unidos listos para conexiones directas a los sistemas de electrólisis del agua.
Además de Los Alamos y WSU, los investigadores de Pajarito Powder y Sandia National Laboratories también contribuyeron a este trabajo. Esta investigación fue apoyada por el Consorcio avanzado de materiales de separación de agua HydroGen establecido bajo el Departamento de Energía de los EE. UU. Y el programa JCDREAM del estado de Washington.
