Investigadores del Technion, la famosa universidad tecnológica en Haifa, en el norte de Israel, dieron un importante nuevo paso hacia la posibilidad de, finalmente, producir hidrógeno para combustible de manera masiva y económica.
El uso de hidrógeno en lugar de carbón, gasolina o gas natural puede reducir el uso de esos combustibles y las emisiones de gases de efecto invernadero de diversas fuentes, incluido el transporte, la producción de materiales y productos químicos y la calefacción industrial.
A diferencia de esos combustibles, que emiten dióxido de carbono a la atmósfera, el uso de hidrógeno produce agua y, por tanto, se considera un elemento limpio.
Pero, al menos hasta ahora, la forma más común de producir hidrógeno implica el uso de gas natural o carbón, por lo que el proceso emite grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera, anulando así sus ventajas como alternativa ecológica y sostenible a los combustibles fósiles.
En el 2022, el consumo mundial de hidrógeno llegó a aproximadamente 95 millones de toneladas, una cantidad adecuada para mejorar el terreno de los combustibles y, especialmente, para producir amoníaco, necesario para fabricar fertilizantes agrícolas.
Hidrógeno verde, gris y negro
Casi todo el hidrógeno que se consume hoy en día se produce a partir de combustibles fósiles, por lo que se le llama «hidrógeno gris» (hecho a partir de metano) o «negro» (de carbón). La producción con esos métodos es responsable de alrededor del 2,5% de las emisiones globales anuales de dióxido de carbono a la atmósfera como resultado de acciones humanas.
Reemplazar el hidrógeno gris por hidrógeno verde es necesario para reducir esta importante fuente de emisiones y reemplazar los combustibles fósiles contaminantes por hidrógeno limpio y sostenible.
Es por eso que investigadores y emprendedores alrededor del mundo están apostando por la electrólisis, una técnica descubierta hace más de 200 años que, sin embargo, todavía resulta demasiado cara para producir hidrógeno verde a un precio competitivo.
Uno de los desafíos tecnológicos que limita el uso de la electrólisis -que separa los elementos de un compuesto a través de la electricidad, en este caso el oxígeno y el hidrógeno del agua- es la necesidad de costosas membranas y componentes de sellado para separar los compartimentos catódico y anódico.
Frente a esto, un equipo de científicos del Technion, encabezado por el profesor Avner Rothschild, presentó una propuesta que puede desbloquear ese problema, produciendo hidrógeno y oxígeno en dos celdas separadas.
La universidad había presentado años atrás el sistema E-TAC, que no requiere membrana ni sellado para separar las dos partes de la celda única, ya que el hidrógeno y el oxígeno se producían en diferentes etapas (a diferencia de la electrólisis normal donde se crean simultáneamente).
Electrolitos fríos y calientes
Ahora, los investigadores del Technion presentaron un nuevo proceso mediante el cual el hidrógeno y el oxígeno se producen simultáneamente en dos células separadas, a diferencia del proceso E-TAC, donde se producen en la misma célula pero en diferentes etapas.
El nuevo proceso fue desarrollado por Ilia Slobodkin como parte de su tesis de maestría, con la ayuda de las doctoras Elena Davydova y Anna Breytus y el estudiante de maestría Matan Sananis.
La nueva técnica desarrollada en este experimento, explicaron desde el Technion, allana el camino para un proceso continuo (a diferencia de un proceso por lotes con E-TAC) y elimina la necesidad de hacer oscilar electrolitos fríos y calientes alternativamente a través de la celda.
Los aniones bromuro en el electrolito -señalaron desde Haifa- se oxidan a bromato mientras se produce hidrógeno en un cátodo, y luego fluyen con el electrolito acuoso a una celda diferente, donde regresan a su estado original y al mismo tiempo producen oxígeno. Y el proceso se repite.
Aunque todavía queda un largo camino por recorrer para desarrollar una nueva tecnología basada en este avance científico, es probable que supere los numerosos obstáculos en el camino hacia la producción industrial de hidrógeno verde como alternativa sostenible a los combustibles fósiles.
