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Una mejor forma de obtener hidrógeno del agua
Un enfoque experimental para dividir el agua podría conducir a un método relativamente barato y limpio para la producción de hidrógeno a gran escala que no requiere combustibles fósiles. El proceso divide el agua en hidrógeno y oxígeno utilizando calor y catalizadores hechos de materiales económicos.
Mark E. Davis
La división del agua impulsada por calor es una alternativa a la electrólisis, que es costosa y requiere grandes cantidades de electricidad. El nuevo enfoque, desarrollado por el profesor de ingeniería química de Caltech Mark Davis, evita los problemas clave con los métodos anteriores de división del agua impulsados por calor. Funciona a temperaturas relativamente bajas y no produce productos intermedios tóxicos o corrosivos.
Casi todo el hidrógeno que se usa ahora en los procesos industriales, como la fabricación de gasolina, proviene del reformado del gas natural. Si los fabricantes de automóviles comienzan a vender una gran cantidad de vehículos con pilas de combustible de hidrógeno, como han dicho que planean hacer con el tiempo, es probable que el hidrógeno para ellos también provenga del gas natural, a menos que se comercialicen procesos como el de Caltech.
El enfoque básico en la división de agua a alta temperatura es calentar un metal oxidado para eliminar el oxígeno y luego agregar agua. En el caso de Davis, el material de partida es óxido de manganeso, y las reacciones se facilitan introduciendo y extrayendo iones de sodio. Sin el sodio, las temperaturas subirían bastante por encima de los 1000 ° C, dice Davis. Con él, las reacciones funcionan a temperaturas de 850 ° C o inferiores.
Probablemente la tecnología esté lejos de ser comercializada. Todavía requiere temperaturas bastante altas, un par de cientos de grados más altas, por ejemplo, que las que se usan para impulsar turbinas de vapor en plantas de energía nuclear y de carbón. Producir esas temperaturas sin combustibles fósiles probablemente involucraría una de dos tecnologías, ninguna de las cuales se está utilizando comercialmente en este momento: reactores nucleares de alta temperatura o instalaciones solares térmicas de alta concentración que utilizan anillos de espejos para concentrar la luz solar más intensamente de lo que ocurre hoy en día en Plantas de energía solar térmica.
El enfoque de Caltech también debería probarse para asegurarse de que el ciclo de división del agua pueda ejecutarse repetidamente. Hasta ahora, los investigadores han demostrado que los mismos materiales se pueden reutilizar cinco veces, pero si una de estas cosas funcionara de verdad, tendría que ejecutarla durante miles de ciclos, dice Davis. Dice que tales pruebas están más allá del alcance de su laboratorio. Nos sentimos bien con el potencial de muchos ciclos en este, pero hasta que no lo hagas, no lo sabrás, dice. Todo lo que hicimos aquí fue demostrar que la química podía funcionar.
También sería necesario aumentar la tasa de producción de hidrógeno, por ejemplo, cambiando a materiales con una mayor superficie. Y Davis espera bajar aún más las temperaturas necesarias. El objetivo es utilizar este proceso o uno similar para aprovechar el calor residual en las acerías y plantas de energía. Este es un buen comienzo, pero cuanto más bajo, mejor, dice.