El hidrógeno es una de las fuentes más limpias para generar combustible, pero los métodos actuales de producción, a menudo mediante la conversión de gas natural, malogran cualquier beneficio ambiental. Producir hidrógeno de la luz solar y el agua no genera CO2, y las investigaciones recientes han mejorado la eficiencia y han reducido el coste de los dispositivos que lo consiguen.
Pues ahora, los ingenieros de la Universidad de Columbia han rizado el rizo y están desarrollando una "plataforma de paneles solares" que flota en el océano, y que captura energía a través de una célula solar a la vez que extrae hidrógeno del agua que está debajo.
El equipo produce hidrógeno a través de la electrólisis del agua, una técnica en la que los gases H2 y O2 se separan del agua al pasar una corriente eléctrica a través del líquido. La mayoría de las veces, estos dispositivos requieren una membrana para separar los dos electrodos, pero estas membranas son frágiles y requieren agua muy pura, lo que limita sus aplicaciones prácticas.
Por eso, la novedad está en que el dispositivo desarrollado en Columbia puede dividir el agua en hidrógeno y oxígeno sin necesidad de una membrana. Eso significa que puede implementarse en agua de mar, que normalmente degradaría una membrana gracias a las impurezas y microorganismos.
"Poder demostrar con seguridad que un dispositivo puede realizar la electrólisis sin una membrana es un paso más para hacer posible la electrólisis del agua de mar", dice Jack Davis, el primer autor de un artículo que describe el dispositivo. "Estos generadores de combustibles solares son esencialmente sistemas de fotosíntesis artificiales, que hacen lo mismo que las plantas con la fotosíntesis, por lo que nuestro dispositivo puede abrir todo tipo de oportunidades para generar energía limpia y renovable".
En lugar de una membrana, el sistema de estos científicos utiliza dos electrodos de flujo de malla diseñados para ser asimétricos. Cada uno está cubierto con un catalizador solo en el borde exterior, y las burbujas de gas se forman en estas superficies. Con estas burbujas se forma el H2 con un electrodo de O2 y por el otro, y para cosechar estos gases, el dispositivo utiliza simplemente una reacción física, es decir, que espera a que las burbujas crezcan lo suficiente para que floten hasta la superficie grande. El O2 puede burbujear hasta la superficie y escapar al aire, mientras que las burbujas H2 flotan en una cámara de recolección.
Este mecanismo único de electrólisis está conectado a una célula fotovoltaica, que genera la corriente eléctrica requerida con la energía recogida de la luz solar. Y todo el dispositivo se puede montar en una plataforma flotante en el mar abierto.
El equipo está perfeccionando el diseño antes de probarlo en agua de mar real y, finalmente, hacerlo comercial y a escala.
"Estamos muy entusiasmados con el potencial de esta tecnología debido a la enorme cantidad de energía solar de la que disponemos", dice Daniel Esposito, investigador principal del proyecto. "Nuestro desafío es encontrar tecnologías escalables y económicas que conviertan la luz solar en una forma útil de energía que también se pueda almacenar en momentos en que el sol no esté brillando".
La investigación fue publicada en el International Journal of Hydrogen Energy y el dispositivo se muestra en el siguiente video.
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