GENERADOR DE HIDRÓGENO por captación de agua del aire

Absorbe la humedad y recupera el hidrógeno del agua con energía solar

Un equipo de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) ha creado un dispositivo generador de hidrógeno que extrae la humedad del aire y con energía solar produce hidrógeno, que puede utilizarse como alternativa renovable a los combustibles fósiles.

Este generador de hidrógeno funciona únicamente con energía solar y puede producir combustible natural, eliminando la necesidad de gas natural o petróleo, caros o de difícil acceso en muchas regiones del mundo.

Búsqueda acelerada de alternativas energéticas

El dispositivo utiliza una combinación de membranas y nanomateriales para separar el hidrógeno de las moléculas de oxígeno del vapor de agua, produciendo energía limpia sin emisiones. Esta tecnología ya se ha probado en laboratorios y muestra un gran potencial para su uso a escala industrial. Utilizando este nuevo dispositivo, las empresas podrían reducir potencialmente su dependencia de fuentes de energía como el petróleo o el carbón, al tiempo que reducen las emisiones totales y ayudan a combatir el cambio climático.

Su aplicación a gran escala podría suponer un nuevo actor en el sector de las energías renovables.

Aún quedan pruebas e investigación

El investigador principal del estudio y profesor de la EPFL, Kevin Sivula, comenta a la revista Interesting Engineering que el dispositivo está aún en fase de desarrollo y requerirá más investigación y pruebas antes de que pueda comercializarse.

El profesor Kevin Sivula, director del proyecto, en su laboratorio de la EPFL / EPFL

Pero el nuevo dispositivo tiene el potencial de ayudar a reducir nuestra dependencia de las fuentes de combustible tradicionales. Lo consigue produciendo hidrógeno neutro en carbono a partir de la humedad del aire de forma rentable y con un impacto medioambiental mínimo.

Fotosíntesis artificial

El profesor Sivula y su equipo, inspirándose en la fotosíntesis, intentaron reproducir el proceso natural en el que las plantas preparan su alimento utilizando la luz del sol. Durante la fotosíntesis, las plantas absorben CO2 y agua de su entorno, convirtiendo estas sustancias químicas en moléculas de almidón y azúcar ricas en energía.

Para reproducir este proceso artificialmente, el profesor Sivula y su equipo desarrollaron un dispositivo conocido como célula fotoelectroquímica (PEC). Consiste en un material semiconductor fotosensible especialmente diseñado que se somete a la luz solar. Ello desencadena reacciones químicas que dan lugar a la división del agua líquida en hidrógeno combustible (H2) y oxígeno (O2).

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Acogido con entusiasmo

El dispositivo fue probado con éxito por el equipo del profesor Sivula, que demostró la fotosíntesis artificial en acción con la producción de combustible de hidrógeno a partir de agua y luz. Este avance ha sido acogido con entusiasmo, ya que podía ofrecer una alternativa a los combustibles fósiles y, al mismo tiempo, ser más sostenible.

El proceso de estudio

El profesor Sivula y su equipo de investigación observaron que las células podían funcionar mejor con gases que con líquidos. Esto les llevó a desarrollar una novedosa tecnología para extraer la humedad del aire mediante PEC (conversión fotocatalítica de electrones) en lugar de utilizar agua líquida directamente.

La Escuela Politécnica Federal de Lausana es uno de los polos de investigación europeos / EPFL

Para que el generador de hidrógeno funcionara, desarrollaron electrodos transparentes de difusión de gases que estaban recubiertos de un material semiconductor capaz de captar y procesar la luz solar. Este material era especialmente singular porque estaba compuesto de fibras de vidrio tridimensionales. Que permitían mayores niveles de transparencia que los electrodos típicos, que suelen ser opacos a la luz solar.

Mediante ensayo y error, el equipo creó materiales muy eficaces que permitieron que su sistema generase una fuente de energía potente y renovable. La flexibilidad de la tecnología PEC significaba que estos sistemas podían utilizarse de diversas formas. Como en la producción de hidrógeno combustible o para alimentar dispositivos eléctricos como las células solares.

Del agua líquida a la humedad del aire

En realidad, Sivula y otros grupos de investigación han demostrado que es posible realizar fotosíntesis artificial generando hidrógeno combustible a partir de agua líquida y luz solar mediante la mencionada célula fotoelectroquímica (PEC). Una célula PEC utiliza la luz solar para estimular un material fotosensible, como un semiconductor, sumergido en una solución para provocar una reacción química. Pero este proceso tiene desventajas, y la principal es que se hace complicado fabricar dispositivos PEC de gran superficie que utilicen líquido.

Más sobre la tecnología PEC

Hydrogen Central comenta: “Sivula quería demostrar que la tecnología PEC puede adaptarse para captar la humedad del aire. Eso les llevó a desarrollar su nuevo electrodo de difusión de gas. Ya se ha demostrado que las pilas electroquímicas (por ejemplo, las de combustible) funcionan con gases en lugar de líquidos. Pero los electrodos de difusión de gas utilizados hasta ahora son opacos e incompatibles con la tecnología PEC alimentada por energía solar.

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Ahora, el equipo de Sivula centra sus esfuerzos en optimizar el sistema. ¿Qué tamaño ideal para la fibra? ¿Cuál para los poros? ¿Qué semiconductores y material de membrana serán los mejores? Estas son las cuestiones en las que avanzan para el proyecto de la UE “Sun to X”, enfocado a hacer avanzar esta tecnología y encontrar nuevas formas de convertir el hidrógeno en combustible líquido”.

Lograda la escalabilidad, esta nueva forma de energía será una opción atractiva para quienes buscan una forma alternativa de alimentar viviendas o industrias.

Edición BE OnLoop con información de Interesting Engineering, Hydrogen Central y EPFL

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