La producción de hidrógeno es uno de los grandes desafios de la cadena de valor del hidrógeno. Los aspectos más importantes son:
1️⃣ Eficiencia energética: La producción de hidrógeno debe ser eficiente en términos de energía para ser sostenible. Esto significa que la cantidad de energía que se utiliza para producir hidrógeno debe ser menor que la cantidad de energía que se obtiene del hidrógeno producido.
2️⃣ Reducción de emisiones: La producción de hidrógeno puede generar emisiones de gases de efecto invernadero si se utiliza gas natural o carbón como fuente de energía. Por lo tanto, es importante reducir las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas con la producción de hidrógeno para que el hidrógeno pueda ser considerado una fuente de energía limpia. Esto se puede lograr mediante fuentes de energía renovable como la energía solar o eólica.
3️⃣ Coste: Se trata de un factor clave para su empleo a gran escala como fuente de energía. La producción de hidrógeno a partir de gas natural es la forma más económica de producir hidrógeno en la actualidad. Sin embargo, el coste de producción de hidrógeno a partir de fuentes renovables como la energía solar y eólica está disminuyendo constantemente. Se espera que sea cada vez más competitivo con el tiempo.
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.
Una tecnologia con gran potencial se basa en 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.
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.
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
