Créditos de las imagenes: technion PR.
La electrólisis de agua desacoplada allana el camino para la producción de hidrógeno a gran escala industrial. Un avance que revolucionaría el mercado energético mundial y ayudaría a combatir el cambio climático.
Una revisión reciente en Nature Reviews Clean Technology presenta, por primera vez, un camino para ampliar las tecnologías de electrólisis de agua desacoplada (DWE) para producir hidrógeno verde a escala industrial.
El hidrógeno, una materia prima química clave, suele producirse a partir de combustibles fósiles, lo que genera elevadas emisiones de CO?.
Hidrógeno verde a escala industrial
La electrólisis del agua impulsada por energías renovables emite oxígeno en lugar de CO? y ofrece una alternativa limpia.
La producción de hidrógeno verde a escala industrial es uno de los santos griales de la transición energética, ya que liberaría el potencial de sustituir la dependencia mundial de los combustibles fósiles.
La electrólisis convencional utiliza dos electrodos separados por una membrana para separar el agua en hidrógeno y oxígeno.
Este método es costoso, presenta fugas internas de hidrógeno y es incompatible con la energía solar y eólica intermitente.
La electrolisis por evaporación (DWE) soluciona estos problemas separando la producción de hidrógeno y oxígeno en el tiempo o el espacio, eliminando así la necesidad de membranas.
En su lugar, utiliza materiales redox que pueden absorber y liberar iones a partir de los cuales se produce oxígeno o hidrógeno.
Destacados expertos de todo el mundo
El estudio analiza diferentes métodos de energía solar fotovoltaica (DWE) y, por primera vez, presenta vías viables de ampliación.
Entre los autores se encuentran destacados expertos de todo el mundo: el Prof. Avner Rothschild, el Prof. Mark D. Symes, el Prof. Jens Oluf Jensen, el Dr. Tom Smolinka, Rotem Arad y Gilad Yogev, el Dr. Guilin Ruan, investigador postdoctoral y la estudiante de doctorado Fiona Todman.
El profesor Mark Symes y sus colaboradores fueron pioneros en la implementación original de la electrólisis desacoplada en 2013, utilizando mediadores redox en fase de solución.
Continúa su investigación sobre la electrólisis desacoplada utilizando diversos sistemas líquidos y está trabajando activamente en la comercialización de esta tecnología a través de la empresa Clyde Hydrogen Systems.
En 2015, el Prof. Avner Rothschild, junto con sus colegas, el Prof. Gideon Grader, el Dr. Hen Dotan y la Dra. Avigail Landman, desarrolló una nueva tecnología que utiliza electrodos redox de níquel.
Su avance condujo a la fundación de H2Pro en 2019. La empresa se encuentra a la vanguardia de la comercialización de DWE.
La tecnología patentada de H2Pro consiste en un sistema optimizado sin membranas, materiales rentables y bajos costos de capital.
H2Pro está actualmente ampliando esta tecnología y preparándose para instalar el primer sistema DWE del mundo.
El sistema es ideal para gestionar fuentes de energía renovables intermitentes como la solar y la eólica.
El Prof. Jens Oluf Jensen y el Dr. Tom Smolinka son expertos de renombre mundial en tecnologías de electrolizadores de vanguardia.
Su trabajo en membranas de intercambio de protones (PEM), membranas de intercambio aniónico (AEM), materiales de electrodos y su aplicación en pilas de celdas para electrolizadores PEM y AEM de gran capacidad proporcionó una valiosa perspectiva sobre los desafíos de la ampliación y el funcionamiento de los electrolizadores comerciales, y una base sólida para la comparación de conceptos disruptivos de electrolizadores desacoplados y sin membrana.
Un millón de veces más!
Rotem Arad y Gilad Yogev aportan perspectivas para transformar estos conceptos en tecnologías para la producción de hidrógeno verde a gran escala.
Esta revisión es la primera en detallar estrategias viables de ampliación para la DWE.
Mientras que los experimentos de DWE a escala de laboratorio producen menos de un gramo de hidrógeno al día, los sistemas industriales deben generar alrededor de una tonelada diaria, un millón de veces más!
De hecho, satisfacer la demanda actual de hidrógeno requeriría alrededor de un millón de electrolizadores a escala real . Los electrolizadores industriales convencionales, por otro lado, requieren un suministro de red estable y su uso es limitado con fluctuaciones de energía altamente dinámicas, como las causadas por la energía solar y eólica.
La ventaja única de DWE reside en su capacidad de almacenamiento de energía mediante materiales redox , que funcionan como un electrolizador con batería integrada.
Esto le permite amortiguar las fluctuaciones energéticas de las fuentes renovables, lo que lo hace altamente compatible con los sistemas solares y eólicos, ofreciendo así una vía crucial para la producción de hidrógeno renovable ecológico y de bajo coste .
El impacto potencial de ampliar la producción de hidrógeno verde es enorme.
El mercado del hidrógeno actualmente tiene un valor aproximado de 250000 millones de dólares anuales.
Una vez disponible a escala industrial, se espera que alcance los 550000 millones de dólares en diez años.
Se espera que el hidrógeno verde represente el 10% del futuro mercado energético.
Una vez que sea posible producir hidrógeno verde a gran escala y venderlo a precios razonables, el hidrógeno reemplazará gran parte de la energía utilizada en la industria, el transporte pesado y otros sectores predijo el profesor Rothschild.
Los electrolizadores tradicionales deberían evolucionar para adaptarse a este mercado y, como señaló Darwin, no es la especie más fuerte la que sobrevive a través de la evolución, sino la que mejor se adapta y ajusta al entorno cambiante en el que se encuentra. Creo que la energía eólica de transición (DWE) sería la solución.
La electrólisis desacoplada tiene solo unos 12 años.
Las tecnologías más convencionales, como las celdas de membrana alcalinas y de intercambio de protones, han tenido décadas (si no siglos) para desarrollarse. Esto contextualiza el ritmo de expansión de algunos de los nuevos sistemas desacoplados que están surgiendo —explicó el profesor Syme.
Si se mantiene la trayectoria actual, preveo que en la próxima década los sistemas de electrólisis desacoplada se convertirán en serios competidores de los electrolizadores más convencionales, especialmente para la conversión de energía renovable en hidrógeno verde.
Las nuevas ideas presentadas en el artículo de revisión son convincentes y arrojan luz sobre las perspectivas a largo plazo de ampliar las tecnologías DWE para beneficio de toda la humanidad.
Descubre más desde LatamIsrael
Suscríbete y recibe las últimas entradas en tu correo electrónico.
