La electrólisis del aire extiende la producción de hidrógeno verde a cualquier parte del mundo como alternativa para descarbonizar la economía.
El hidrógeno verde promete ser una de las grandes bazas en el sector de las energías renovables y en la descarbonización de la economía durante los próximos años. El hidrógeno es el elemento más abundante del universo, por lo que los esfuerzos van encaminados al desarrollo de tecnologías para extraerlo y procesarlo. Cuando eso se lleva a cabo por medio de energías renovables como la solar o la eólica, se conoce como hidrógeno verde.
Hasta ahora la técnica más habitual era la electrólisis del agua, que separa las moléculas de hidrógeno. No obstante, hay otras estrategias que podrían acelerar la producción de este gas. Una de ellas ha logrado extraerlo con otro tipo de electrólisis: la del aire, conocida como DAE por sus siglas en inglés.
La electrólisis de agua, que separa el oxígeno del hidrógeno por medio de una corriente eléctrica, requiere agua dulce además de una fuente de energía para efectuarse de forma óptima. Esto significa que en zonas costeras donde solo se dispone de agua salada, es preciso desalinizar agua del mar antes de llevar a cabo la electrólisis, lo que eleva los costes de producción. A su vez, muchas de las zonas donde mayor potencial tiene la energía solar son áridas y semiáridas, con pocas reservas de agua.
Así, una de las formas de esquivar este escollo es aprovechar la energía renovable allá donde este, con independencia de la presencia de agua dulce. Y, si hay una materia prima omnipresente, es el aire que respiramos. Esa es la lógica detrás de la tecnología presentada recientemente en la revista científica Nature: la electrólisis directa para obtener hidrógeno verde del aire.
En los experimentos llevados a cabo por el equipo de investigadores utilizando módulos de electrólisis directa del aire se ha logrado extraer hidrógeno verde del aire de forma estable durante doce días consecutivos. Y tan solo con la electricidad procedente de paneles de energía solar fotovoltaica y aerogeneradores. Pero ¿en qué consiste exactamente esta tecnología? En realidad, los módulos DAE también operan con agua dulce, aunque la obtienen de la humedad atmosférica, tal como hacía este generador de agua potable doméstico del que hablamos recientemente.
El aire de nuestro planeta contiene 12,9 billones de toneladas de agua de forma constante, por lo que aprovechar esa reserva con tecnologías como las arpas de aire que mencionábamos en este artículo podría ser clave para el suministro de agua potable. Y ahora también para la producción de hidrógeno verde del aire.
En el experimento se apilaron cinco módulos DAE que cosechaban el agua de la atmósfera, la almacenaban y procedían a someterla a electrólisis utilizando energía solar. El resultado fue la generación de 1490 ml de hidrógeno de elevada pureza en un día. Además, después de ocho meses sin mantenimiento, los módulos mantuvieron su eficiencia de forma casi intacta.
Los investigadores afirman que se trata de una eficiencia inédita y una de las primeras tecnologías capaz de superar el umbral del 20 % de eficiencia en la conversión de energía solar en hidrógeno que ha fijado el Departamento de Energía de EE. UU.
De este modo, el uso de estos dispositivos, que absorben la humedad atmosférica en condiciones hasta de extrema aridez como el desierto del Sahel en África, abre la puerta a la generación de hidrógeno verde del aire en países en vías de desarrollo y con escasez de agua dulce.
El hidrógeno verde cuenta con muchas ventajas. Entre ellas está su fácil almacenamiento y su alto poder calorífico, ya que puede utilizarse en pilas de combustible o bien como gas industrial de forma parecía al gas natural licuado. Así, entre sus principales aplicaciones se encuentran:
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