Un equipo internacional donde participa el Instituto de Tecnología Química (ITQ, CSIC-UPV) publica en Science un sistema que genera este combustible universal sin apenas residuos. El hidrógeno se extrae del gas natural, biogás y amoníaco con una mayor eficiencia energética, compitiendo con las baterías eléctricas.
El hidrógeno es el elemento químico más abundante del planeta, pero no se encuentra disponible en ningún yacimiento. Hay que obtenerlo de otros elementos que lo contienen. La producción de hidrógeno con fines energéticos se clasifica por colores según la limpieza de su obtención. El más limpio es el hidrógeno verde, que se produce mediante fuentes renovables de energía.
El más común es el azul, que se extrae del gas natural. Los resultados del trabajo donde participa el ITQ son prometedores para la competitividad ambos tipos en el transporte terrestre y marítimo, así como para 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.
El proyecto ha permitido escalar un reactor electrificado hasta alcanzar una producción de alrededor de medio kilo de hidrógeno presurizado al día mediante electrocompresión, con una muy elevada pureza y máxima eficiencia energética, por encima del 90%.
El grupo de conversión y almacenamiento de energía del ITQ ha demostrado que es posible trabajar con este tipo de tecnología a 150 bares de presión, uno de los hitos más destacables de este trabajo. Además, con este sistema el dióxido de carbono (CO2) que se produce en el proceso no se emite a la atmósfera.
Los resultados obtenidos en este trabajo muestran por primera vez que la tecnología cerámica protónica se puede utilizar para crear dispositivos escalables de hidrógeno que allanan el camino para la fabricación industrial en masa.
Obtener hidrógeno con la máxima eficiencia
“Cuando la energía se transforma de una forma a otra hay una pérdida de energía”, explica José Manuel Serra, profesor de investigación del CSIC en el ITQ y coautor principal del trabajo. “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”, apostilló el profesor del CSIC.
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 a partir de materiales vitrocerámicos y metálicos, que combina la robustez a altas temperaturas de una cerámica y la conductividad electrónica de un metal.
El trabajo de investigación que condujo a la publicación en Science ha contado con el apoyo de expertos en tecnología y recursos financieros de las principales compañías energéticas: Shell, ExxonMobil, TotalEnergies, Equinor, ENGIE y Saudi Aramco. La empresa estatal noruega para la captura, almacenamiento y transporte de carbono, Gassnova, y el Consejo de Investigación de Noruega, también contribuyeron con fondos.
Para la obtención de estos resultados, se ha seguido una estrategia de lo que se conoce como Innovación Abierta, con el fin 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).
