Investigadores de la Universidad de Sidney han creado un proceso que utiliza metales líquidos, impulsado por la luz solar, capaz de producir hidrógeno limpio tanto a partir de agua dulce como de agua de mar.
El método permite a los investigadores “extraer” moléculas de hidrógeno del agua, evitando al mismo tiempo muchas de las limitaciones de los métodos actuales de producción de hidrógeno. Ofrece una nueva vía de exploración para producir hidrógeno verde como fuente de energía sostenible.
El hidrógeno como combustible de energía verde ha sido durante mucho tiempo el foco de innumerables científicos e industrias. Durante décadas, los investigadores han buscado el método más económico para producir hidrógeno verde de forma fiable, con el fin de abastecer a los sectores de la energía, el transporte y la manufactura y la agricultura, transformando la producción en múltiples sectores de la economía global.
“Ahora tenemos una forma de extraer hidrógeno sostenible utilizando agua de mar, que es fácilmente accesible, y basándonos únicamente en la luz para la producción de hidrógeno verde”, afirmó el autor principal y doctorando Luis Campos.
El investigador principal, el profesor Kourosh Kalantar-Zadeh, de la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular, afirma que el estudio es una muestra impresionante de cómo la química natural de los metales líquidos puede generar hidrógeno. Su equipo produjo hidrógeno con una eficiencia máxima del 12,9 %, y actualmente trabaja para mejorarla con vistas a su comercialización.
“Para la primera prueba de concepto, consideramos que la eficiencia de esta tecnología es altamente competitiva. Por ejemplo, las células solares basadas en silicio comenzaron con una eficiencia del seis por ciento en la década de 1950 y no superaron el 10 por ciento hasta la década de 1990”.
“El hidrógeno ofrece una solución de energía limpia para un futuro sostenible y podría desempeñar un papel clave en la ventaja internacional de Australia dentro de una economía del hidrógeno”, afirma el codirector del proyecto, el doctor François Allioux.
En el corazón de la tecnología se encuentra el galio, un metal con un bajo punto de fusión, lo que significa que necesita menos energía para pasar de estado sólido a líquido. El equipo del profesor Kalantar-Zadeh lleva años ampliando los límites químicos y técnicos de los metales líquidos para crear nuevos materiales. La capacidad de las partículas de galio para absorber luz llamó especialmente su atención.
El resultado de este hallazgo fue una tecnología que utiliza un proceso químico circular: las partículas de galio se suspenden en agua de mar o agua dulce y se activan bajo la luz solar o artificial. El galio reacciona con el agua para convertirse en oxihidróxido de galio y libera hidrógeno.
“Después de extraer el hidrógeno, el oxihidróxido de galio también puede reducirse nuevamente a galio y reutilizarse para futuras producciones de hidrógeno, lo que denominamos un proceso circular”, explica el profesor Kalantar-Zadeh.
El galio en estado líquido es un elemento fascinante. A temperatura ambiente parece un metal sólido, pero cuando se calienta hasta la temperatura corporal se transforma en charcos metálicos líquidos.
La superficie del galio líquido es químicamente muy poco adherente y la mayoría de los materiales no se fijan a ella en condiciones normales. Sin embargo, cuando se expone a la luz en el agua, el galio líquido reacciona en su superficie, oxidándose y corroyéndose gradualmente. Esta reacción genera hidrógeno limpio y oxihidróxido de galio en la superficie.
“El galio no se había explorado antes como una forma de producir hidrógeno a altas tasas cuando está en contacto con el agua; una observación tan simple que había sido ignorada previamente”, señala el profesor Kalantar-Zadeh.
La investigación liderada por la Universidad de Sídney fue publicada en Nature Communications.
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