Científicos en España crean hidrógeno verde mediante ciclos termoquímicos activados con energía solar

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Los ciclos termoquímicos impulsados por energía solar térmica pueden usarse para generar hidrógeno verde: un material sólido es capaz de reducirse a alta temperatura -liberando oxígeno- y reoxidarse al ponerse en contacto con vapor de agua, recuperando su estructura inicial y produciendo hidrógeno. Este proceso presenta la gran ventaja de obtener hidrógeno y oxígeno de forma separada, utilizando únicamente agua como materia prima sostenible. Sin embargo, su principal problema es que requiere condiciones muy exigentes de operación en cuanto a su temperatura (usualmente por encima de 1000-1200 ◦C).

Actualmente, se están explorando y desarrollando nuevos materiales capaces de reducirse en la primera etapa del proceso a temperaturas inferiores a 1000 ◦C, manteniendo una considerable producción de hidrógeno, de una manera estable y sostenida durante un gran número de ciclos termoquímicos consecutivos de reducción y oxidación. En esta línea, el Grupo de Ingeniería Química y Ambiental (GIQA) de la Universidad española Rey Juan Carlos (URJC) ha conseguido preparar unos materiales activos para la producción de hidrógeno verde mediante ciclos termoquímicos a una temperatura notablemente inferior a la que se suele utilizar, llegando a bajar hasta 800 ◦C los requerimientos térmicos del proceso.

Según el grupo, «esto supone no solo un incremento en la eficiencia del proceso, sino enormes ventajas a la hora de plantear la implementación de estos procesos a escala industrial, dado que estas temperaturas de operación son compatibles con las que pueden alcanzarse en instalaciones actualmente en funcionamiento de energía solar térmica de concentración, como las centrales solares de torre o las centrales de disco parabólico».

Tal y como explican los investigadores, este sistema implica “menores pérdidas por radiación y mejor absorción de la radiación solar”. Además de que “se disminuyen los requerimientos técnicos de los materiales de construcción del reactor”, lo que se traduce en una reducción de costes. Estos resultados, recogidos recientemente en el artículo «Hydrogen production by thermochemical water splitting with La0.8Al0.2MeO3-δ (Me= Fe, Co, Ni and Cu) perovskites prepared under controlled pH» publicado en Catalysis Today, se han obtenido a partir de la preparación de materiales tipo perovskita, que se caracterizan por su buena facilidad para reducirse y oxidarse (propiedades redox), consiguiendo disminuir notablemente las altas temperaturas de operación en la obtención del hidrógeno verde termoquímico.

En concreto, los materiales estudiados se basan en óxidos metálicos con estructura perovskita tipo ABO3. Sobre la formulación inicial -con lantano (La) en posición A y otros metales como cobalto (Co), níquel (Co), hierro (Fe) o cobre (Cu) en la posición B- se ha introducido aluminio (Al) en la estructura de la perovskita para modificar sus propiedades iniciales. Se han conseguido perovskitas con elevada capacidad de reducción y oxidación a baja temperatura (desde el punto de vista de la energía solar de concentración), con producciones estables de hidrógeno y sin daños aparentes o pérdida de actividad durante ciclos consecutivos. “Esto confirma que las perovskitas son materiales muy interesantes para la producción de hidrógeno a gran escala a partir de la disociación del agua mediante ciclos termoquímicos impulsados por energía solar a bajas temperaturas”, destacan los investigadores.

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