La producción de hidrógeno solar
La carrera por la producción de hidrógeno a partir de la energía solar directa ha mostrado grandes avances. Un ejemplo nos lo facilitan los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL).
Los materiales de perovskita pueden tener el potencial de desempeñar un papel importante en un proceso para producir hidrógeno de manera renovable. Además, se han fijado el objetivo de reducir el coste del hidrógeno limpio en un 80% a un dólar por kilogramo en una década.
Los investigadores de la compañía especializada NREL han trabajado con el proceso STCH. Se trata de un proceso de producción de hidrógeno termoquímico solar.
Este proceso puede ser más eficiente desde el punto de vista energético que la producción de hidrógeno a través del método habitual de electrólisis. La electrólisis necesita electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. La producción de hidrógeno termoquímico solar se basa en un proceso químico de dos etapas. En la primera fase, los óxidos metálicos se exponen a temperaturas superiores a los 1400 grados centígrados y, en la segunda parte, se vuelven a oxidar con vapor a temperaturas más bajas para producir hidrógeno.
Zhiwen Ma, ingeniero sénior de NREL afirmó en el Congreso Green Car de mayo 2022: ”Sin duda, es un campo muy desafiante y tiene muchas preguntas de investigación aún sin respuesta, principalmente en la perspectiva de los materiales”.
Nuevos materiales para la producción de hidrógeno solar
En el programa HydroGEN se investigan nuevos materiales para el diseño a nivel de sistema y el análisis técnico y económico. El objetivo es integrar posibles materiales en una plataforma de combustible solar.
El descubrimiento de materiales fue útil para el aprendizaje automático, cálculos de defectos y trabajo experimental, aunque sobre todo sirvió para desarrollar nuevos materiales de perovskita. Los investigadores necesitan identificar perovskitas capaces de manejar las altas temperaturas requeridas mientras alcanzan los objetivos de rendimiento.
STCH producción de hidrógeno solar
Este trabajo muestra parte de una cartera de análisis técnico y económico centrado en las vías de producción de hidrógeno, en concreto, sobre cada una de sus ventajas e inconvenientes.
La electrólisis, por ejemplo, está disponible comercialmente y la electricidad requerida puede provenir de energía fotovoltaica (PV). Sin embargo, las células fotovoltaicas utilizadas sólo capturan una parte del espectro solar. STCH utiliza todo el espectro. La energía termosolar concentrada permite a STCH crear la reacción química.
La investigación activa para identificar los mejores materiales para el proceso STCH es fundamental para el éxito de este método para la producción de hidrógeno, señalaron los científicos.
Esta investigación está financiada por la Oficina de Tecnologías de Pilas de Combustible e Hidrógeno del Departamento de Energía.
Fuentes consultadas:
Zhiwen Ma, Patrick Davenport, Genevieve Saur (2022) «Análisis tecnoeconómico y del sistema de la producción de hidrógeno termoquímico solar»; doi: 10.1016/j.renene.2022.03.108
Ilustración: Patrick Davenport, NREL
