Investigadores de la Universidad de Birmingham han desarrollado un método para producir hidrógeno a bajas temperaturas que podría revolucionar la forma en que se producen combustibles limpios.
Un equipo dirigido por Yulong Ding ha demostrado un nuevo enfoque para la división del agua utilizando catalizadores de perovskita, reduciendo las temperaturas de funcionamiento hasta en 500 °C.
El estudio muestra que el hidrógeno se puede producir a temperaturas entre 150°C y 500°C, mucho más bajas que los procesos termoquímicos tradicionales.
El resultado es un sistema energéticamente más eficiente que puede integrarse con el calor residual industrial, abriendo la puerta a la producción descentralizada de hidrógeno.
El estudio, publicado en el International Journal of Hydrogen Energy, sugiere que este método tiene el potencial de reducir los costos de producción en comparación con las vías existentes del hidrógeno verde y azul, especialmente en regiones donde el costo de la energía renovable es bajo.
Cambios en los métodos de producción de hidrógeno.
El hidrógeno es ampliamente reconocido como una piedra angular de la transición hacia una economía baja en carbono. Cuando se usa como combustible, solo se produce agua, que puede usarse para alimentar celdas de combustible o quemarse para obtener calor.
Sin embargo, la realidad no es tan clara. Alrededor del 95% de la producción mundial de hidrógeno todavía depende de combustibles fósiles, principalmente a través del reformado del metano que emite dióxido de carbono.
Esta brecha potencial-práctica ha llevado a un mayor interés en la división del agua, donde las moléculas de agua se separan en hidrógeno y oxígeno. Entre las técnicas disponibles, el particionamiento termoquímico destaca por su escalabilidad.
Sin embargo, su adopción generalizada está limitada por la dependencia de temperaturas extremadamente altas, a menudo superiores a 1300 °C.
Los esfuerzos del equipo de Birmingham abordan directamente ese cuello de botella.
Temperatura más baja, aplicación más amplia
Los investigadores se centraron en un tipo de material conocido como perovskita, concretamente una formulación que combina bario, niobio, calcio y hierro.
Estos materiales pueden absorber y liberar oxígeno dentro de sus estructuras reticulares, lo que permite las reacciones químicas necesarias para la división del agua.
Sus experimentos demostraron que el mutante, conocido como BNCF100, puede funcionar eficazmente a temperaturas mucho más bajas de lo que se pensaba anteriormente.
La producción de hidrógeno se mantuvo durante múltiples ciclos y la regeneración se produjo entre 700°C y 1000°C. Una vez más, esto está muy por debajo del umbral tradicional.
Igualmente importante es que el análisis estructural reveló una degradación mínima del catalizador de perovskita con el uso repetido, lo que sugiere durabilidad para aplicaciones industriales.
Convertir el calor residual industrial en un activo
Uno de los impactos más inmediatos de este proceso a baja temperatura es su compatibilidad con el calor residual de la industria pesada. En sectores como el del acero, el cemento, el vidrio y los productos químicos, el exceso de energía térmica se produce de forma rutinaria y, a menudo, se pierde.
Aprovechar ese calor permite a las instalaciones producir hidrógeno in situ mediante la división del agua, lo que reduce tanto los costos de entrada de energía como la dependencia de cadenas de suministro externas.
Este modelo descentralizado también evita uno de los mayores desafíos logísticos del hidrógeno: el almacenamiento y el transporte. En lugar de construir infraestructuras a gran escala, el hidrógeno se puede producir y utilizar localmente.
Competitividad de costos y potencial global
Los modelos económicos preliminares sugieren que este método tiene el potencial de superar tanto al hidrógeno verde producido por electrólisis como al hidrógeno azul que depende de combustibles fósiles con captura de carbono.
Los beneficios de costos son particularmente notables en regiones donde la electricidad renovable es barata, como Australia.
Esto posiciona la división del agua a baja temperatura como una tecnología potencialmente disruptiva en el mercado energético global, especialmente cuando los gobiernos buscan alternativas escalables y asequibles a los combustibles fósiles.
Del laboratorio al mercado
La investigación se llevó a cabo en colaboración con la Universidad de Ciencia y Tecnología de Beijing y actualmente avanza hacia su comercialización en el Reino Unido y Europa.
También se ha presentado una patente para el uso de catalizadores BNCF y se están realizando esfuerzos para conseguir un socio de desarrollo.
Aunque se requiere una mayor ampliación y validación, los hallazgos representan un importante paso adelante. Al reducir la barrera térmica, este enfoque podría acercar la división del agua a un uso práctico a gran escala y acelerar la transición a sistemas energéticos más limpios.
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