Las ondas sonoras podrían ser la clave para producir hidrógeno de manera más barata y eficiente sin necesidad de combustibles fósiles, dicen investigadores australianos.
En la lucha contra el cambio climático, el hidrógeno de bajo costo fabricado con electricidad renovable se considera cada vez más útil para los sectores de emisiones industriales difíciles de reducir, incluida la fabricación de equipos pesados.
La gran pregunta, sin embargo, es sobre los costos. Y los ingenieros de la Universidad RMIT de Melbourne dicen que han podido aumentar la producción de hidrógeno verde 14 veces en comparación con las técnicas estándar mediante el despliegue de vibraciones de alta frecuencia para "dividir y conquistar" moléculas de agua individuales durante la electrólisis.
El profesor asociado Amgad Rezk, de la Escuela de Ingeniería de RMIT, quien dirigió el trabajo, dice que la innovación del equipo aborda grandes desafíos para la producción de hidrógeno verde.
“Uno de los principales desafíos de la electrólisis es el alto costo de los materiales de los electrodos utilizados, como el platino o el iridio”, dice Rezk.
“Con ondas de sonido que facilitan mucho la extracción de hidrógeno del agua, elimina la necesidad de usar electrolitos corrosivos y electrodos costosos como platino o iridio. Como el agua no es un electrolito corrosivo, podemos usar materiales de electrodos mucho más baratos, como la plata”.
Reducción de costos
Según Rezk, la capacidad de usar materiales de electrodos de bajo costo y evitar el uso de electrolitos altamente corrosivos son posibles cambios de juego para reducir los costos de producción de hidrógeno verde.
El avance ofrece una forma prometedora de aprovechar un suministro abundante de combustible de hidrógeno barato para el transporte y otros sectores, lo que podría reducir radicalmente las emisiones de carbono y ayudar a combatir el cambio climático.
La investigación de RMIT se publica en Advanced Energy Materials y se ha presentado una solicitud de patente provisional para proteger la nueva tecnología.
Un estudio conjunto de IRENA y la Oficina Europea de Patentes revela que las solicitudes de patentes para tecnologías de producción de hidrógeno han crecido en promedio un 18% cada año desde 2005.
Los hallazgos del estudio mostraron que ya en 2016, la cantidad de familias de patentes para tecnologías de electrólisis de agua superó la cantidad de patentes relacionadas con la producción de hidrógeno a partir de fuentes fósiles, a saber, carbón sólido o líquido y fuentes de hidrógeno a base de petróleo.
Dos años más tarde, los inventos de electrocatalizadores basados en minerales más baratos superaron el número de los basados en electrocatalizadores más tradicionales pero caros, que utilizan oro, plata, platino u otros metales nobles, lo que confirma la búsqueda de alternativas más baratas.
La tecnología australiana muestra que las ondas sonoras también impidieron la acumulación de burbujas de hidrógeno y oxígeno en los electrodos, lo que mejoró en gran medida su conductividad y estabilidad.
"Los materiales de los electrodos utilizados en la electrólisis sufren la acumulación de gas hidrógeno y oxígeno, formando una capa de gas que minimiza la actividad de los electrodos y reduce significativamente su rendimiento", dijo la primera autora Yemima Ehrnst, investigadora de doctorado en la Escuela de Ingeniería de RMIT.
Como parte de sus experimentos, el equipo midió la cantidad de hidrógeno producido a través de la electrólisis con y sin ondas sonoras de la salida eléctrica.
“La salida eléctrica de la electrólisis con ondas de sonido fue unas 14 veces mayor que la electrólisis sin ellas, para un voltaje de entrada dado. Esto fue equivalente a la cantidad de hidrógeno producido”, dijo Ehrnst.
Si bien la innovación es prometedora, los investigadores reconocieron que aún deben superar los desafíos de integrar la innovación de ondas de sonido con los electrolizadores existentes para ampliar el trabajo.
Carlos
14/12/2022