Los investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, han construido un reactor solar a escala piloto, que funciona como un árbol artificial, y que produce hidrógeno, calor y oxígeno con una eficiencia sin precedentes para su tamaño.
Este sistema desarrollado por la EPFL incluye todos los dispositivos y componentes auxiliares, lo que ofrece una mejor idea de la eficiencia energética que se puede esperar al considerar el sistema en su conjunto, según explican desde el Laboratorio de Ciencias e Ingeniería de Energías Renovables de la Escuela Politécnica suiza. Con una potencia de salida de más de 2 kilovatios (kW), se superó el límite de 1 kW para el reactor piloto y se mantuvo una eficiencia récord para esta escala.
“La tasa de producción de hidrógeno lograda durante este trabajo representa un paso verdaderamente alentador hacia la realización comercial de esta tecnología”, asegura Sophia Haussener, directora del LRESE.
Producción
La producción de hidrógeno a partir del agua utilizando energía solar se conoce como fotosíntesis artificial, pero el sistema LRESE es único por su capacidad para producir calor y oxígeno a escala.
Después de que el plato concentra los rayos del sol, se bombea agua a su punto de enfoque, donde se aloja un reactor fotoelectroquímico integrado. Dentro de este reactor, las células fotoelectroquímicas utilizan la energía solar para electrolizar o dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. También se genera calor, pero en lugar de liberarse como una pérdida del sistema, este calor pasa a través de un intercambiador de calor para que pueda aprovecharse, por ejemplo, para la calefacción ambiental.
Además de las salidas primarias de hidrógeno y calor del sistema, las moléculas de oxígeno liberadas por la reacción de fotoelectrólisis también se recuperan y utilizan. "El oxígeno a menudo se percibe como un producto de desecho, pero en este caso, también se puede aprovechar, por ejemplo, para aplicaciones médicas", dice Haussener.
Energía industrial y residencial
El sistema es adecuado para aplicaciones industriales, comerciales y residenciales; de hecho, SoHHytec SA, spin-off de LRESE, ya lo está implementando y comercializando. La puesta en marcha de EPFL está trabajando con una instalación de producción de metales con sede en Suiza para construir una planta de demostración a escala de varios 100 kilovatios que producirá hidrógeno para los procesos de recocido de metales, oxígeno para los hospitales cercanos y calor para el agua caliente de la fábrica.
"Con la demostración piloto en EPFL, hemos logrado un hito importante al demostrar una eficiencia sin precedentes a densidades de potencia de salida alta. Ahora estamos ampliando un sistema en una configuración similar a un jardín artificial, donde cada uno de estos 'árboles artificiales' se despliega en una moda modular", dice el cofundador y director ejecutivo de SoHHytec, Saurabh Tembhurne.
El sistema podría usarse para proporcionar calefacción central y agua caliente residencial y comercial, y para alimentar celdas de combustible de hidrógeno. Con un nivel de producción de aproximadamente medio kilogramo de hidrógeno solar por día, el sistema del campus de la EPFL podría alimentar alrededor de 1,5 vehículos de celdas de combustible de hidrógeno que recorren una distancia anual promedio; o satisfacer hasta la mitad de la demanda de electricidad y más de la mitad de la demanda anual de calor de un hogar suizo típico de cuatro personas.
José Luis Molinero
22/04/2023