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Cambio Climático

Una forma mejor de obtener hidrógeno del agua

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Investigadores de Caltech (EE.UU.) demuestran una técnica limpia para el uso de calor y catalizadores para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.

  • por Kevin Bullis | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 20 Mayo, 2012

Un enfoque experimental para dividir el agua podría dar lugar a un método relativamente barato y limpio para la producción de hidrógeno a gran escala que no requiere de combustibles fósiles. El proceso divide el agua en hidrógeno y oxígeno mediante el uso de calor y catalizadores fabricados con materiales de bajo coste.

La división de agua mediante el uso de calor es una alternativa a la electrólisis, que resulta cara y requiere grandes cantidades de electricidad. El nuevo enfoque, desarrollado por el profesor de ingeniería química de Caltech Mark Davis, evita los principales problemas de los anteriores métodos de separación del agua mediante calor. Funciona a temperaturas relativamente bajas y no produce productos intermedios tóxicos o corrosivos.

Casi todo el hidrógeno usado actualmente en los procesos industriales -por ejemplo, en la producción de gasolina- proviene del reformado de gas natural. Si los fabricantes de automóviles comenzaran a vender un gran número de vehículos con células de combustible de hidrógeno, tal y como han afirmado que harán en última instancia, el hidrógeno para dichas células también es probable que se produzca a partir de gas natural, a menos que se comercialicen procesos como el de Caltech.  

El enfoque básico de la división de agua con altas temperaturas consiste en el calentamiento de un metal oxidado con en el que eliminar el oxígeno, para a continuación agregar agua. En el caso de Davis, el material de partida es el óxido de magnesio, y las reacciones se ven facilitadas por iones de sodio que entran y salen del material. "Sin el sodio, las temperaturas subirían a más de 1.000 °C," indica Davis. Al añadirlo, las reacciones funcionan a temperaturas de 850 °C o inferiores.

Probablemente la tecnología esté aún lejos de ser comercializada. Todavía requiere temperaturas bastante altas, por ejemplo, unos 200 grados por encima de las utilizadas para mover las turbinas de vapor en las plantas de carbón y energía nuclear. La producción de esas temperaturas sin combustibles fósiles probablemente implicaría el uso de una de dos tecnologías que no están siendo utilizadas comercialmente en este momento: los reactores nucleares de alta temperatura o las instalaciones térmicas de alta concentración solar, que utilizan anillos de espejos para concentrar la luz solar con mayor intensidad a la producida hoy día en las centrales eléctricas termosolares.

El enfoque de Caltech también tendría que someterse a pruebas para asegurarse de que el ciclo de la disociación del agua se pueda ejecutar de forma repetida. Hasta ahora, los investigadores han demostrado que los mismos materiales pueden ser reutilizados en cinco ocasiones, pero "para que funcione de verdad, se necesitarían miles de ciclos", señala Davis. Además, asegura que ese tipo de pruebas van más allá del alcance de su laboratorio. "Creemos que existe el potencial de conseguir muchos ciclos, pero eso es algo que no sabes hasta que no lo haces", señala. "Todo lo que hemos hecho por ahora es demostrar que el proceso químico podría funcionar".

La tasa de producción de hidrógeno también tendría que ser mayor, por ejemplo, usando materiales con una superficie superior y Davis espera bajar aún más las temperaturas necesarias. El objetivo es utilizar este proceso o uno similar para aprovechar el calor residual en las fábricas de acero y las centrales eléctricas. "Este es un buen comienzo, pero cuanto más bajemos, mejor", concluye.

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