Moléculas de hidrógeno
El ingenioso sistema que absorbe la humedad del desierto y la convierte en hidrógeno para aviones
Investigadores han modificado un electrolizador para absorber la humedad del aire y con ella producir hidrógeno sin contaminar en zonas muy secas.
25 septiembre, 2022 01:57La escasez de agua ha llegado a lugares donde hasta ahora no se había planteado por culpa del cambio climático. Allí donde son necesarios inventos para recoger litros de agua del aire, pueden ser también de gran ayuda ideas como este electrolizador para producir hidrógeno verde de la humedad ambiental incluso en pleno desierto. Y así poder alimentar industrias y transportes como los aviones con este combustible limpio que España quiere exportar a toda Europa.
[El ingenioso invento para recoger litros de agua del aire del desierto que se puede fabricar en casa]
En España, el Gobierno de Pedro Sánchez ha manifestado su deseo de convertir el país en centro de hidrógeno verde para Europa. Este 'oro' renovable es la esperanza de sectores como el de la aviación, los barcos o las industrias químicas y siderúrgicas para renunciar de una vez por todas de los combustibles fósiles más contaminantes.
Para aprovechar esa abundante fuente de agua dulce que es el aire, los ingenieros químicos de la Universidad de Melbourne han diseñado DAE (Direct Air Electrolyser) un electrolizador capaz de absorber la humedad y producir hidrógeno limpio con una eficiencia del 95%. Antes de enfangarse con la descripción técnica de DAE.
Sin contaminar
El hidrógeno es el elemento químico más abundante del planeta, siendo el 75% de la materia en este mundo. Esto se debe a que se encuentra en el agua, el carbono y otros muchos elementos y materiales. Es ligero, se puede almacenar y no genera emisiones contaminantes por sí mismo.
Electrolizador de hidrógeno
Visto así parece un candidato perfecto para explotar energía limpia y reducir los gases de efecto invernadero, pero la pega se encuentra en el método de producción químico necesario para extraerlo. Según sea la fuente y el método de fabricación es posible considerarlo sostenible o no. Por ejemplo, cuando se realiza a través de la quema del carbón, se liberan gases como el monóxido de carbono, por eso en este caso se le llama hidrógeno gris.
En contraposición la producción de hidrógeno a partir de agua sí es limpia y se conoce como hidrógeno verde. No solo no emite gases contaminantes, sino que la energía que se requiere se puede obtener de paneles solares. Por desgracia, el agua no es un bien abundante en todas partes, de ahí que la extracción de la humedad presente en el aire en zonas secas para producir oxígeno suponga una oportunidad tan interesante.
Representación de producción de hidrógeno mediante aire Omicrono
"Vemos un área que no tiene agua subterránea y pensamos que no es apta para la producción de hidrógeno. Pero siempre hay agua dulce abundante en el aire", explica el Dr. Kevin Gang LI, profesor titular de Ingeniería Química e investigador principal de este proyecto en la Universidad de Melbourne.
Así funciona DAE
Aunque sea una obviedad, hay que recordar que la fórmula química del agua es H2O: dos átomos de hidrógeno (H) y uno de oxígeno (O). Para extraer el hidrógeno se lleva a cabo un proceso conocido como electrólisis en el que el agua se descompone.
Sin modificar la estructura básica necesaria para desarrollar la electrólisis, los investigadores han sustituido el elemento central para obtener el hidrógeno de la humedad del aire en vez de directamente del agua. La electrólisis se produce en una célula electroquímica con dos electrodos en los extremos (cátodo y ánodo), ambos unidos por un medio conductor de iones H + (protones) disueltos en agua.
Sistema para la producción directa de hidrógeno mediante aire Omicrono
Ese medio conductor es el que han modificado, entre las dos placas que ejercen de cátodo y ánodo se ha colocado un material poroso que puede ser una esponja de melamina o de vidrio sinterizado. Después se empapa con una solución iónica higroscópica que puede absorber la humedad del aire de forma espontánea.
Para impulsar la reacción química se requiere de un aporte energético (DH positiva) que se debe suministrar a través de energía eléctrica. Para la escala de laboratorio que tiene DAE actualmente ha sido suficiente con el uso de un panel solar del tamaño de un libro de bolsillo.
Efectividad
Al conectarlo a la corriente, el hidrógeno comienza a liberarse hacia el cátodo. Los investigadores señalan que el sistema funciona en ambientes de solo 4% de humedad, un porcentaje muy bajo cercano a los niveles que se pueden encontrar en zonas desérticas. El nivel medio de humedad ambiental en el mundo ronda el 30%, nivel parecido al que se puede encontrar en el centro de la península.
Eficiencia durante el día de DAE Omicrono
El equipo asegura que utilizando un cátodo de un metro cuadrado, su dispositivo ha sido capaz de producir al día 3,7 metros cúbicos de hidrógeno de alta pureza. Tiene una eficiencia faradaica del 95%, es decir, solo se pierden el 5% de los electrones y cuantos más electrones llegan al cátodo, más hidrógeno se libera.
Antes de dar con la fórmula definitiva publicada en la revista científica Nature, los investigadores probaron con varios líquidos higroscópicos y medios porosos. Ahora que el diseño está terminado, se adentran en una nueva fase donde poner a prueba el mecanismo a escalas mayores. "Estamos en el proceso de escalar el DAE, de una pila de cinco capas a un metro cuadrado, luego a 10 metros y así sucesivamente.
Desierto Omicrono
Aunque en el laboratorio se ha simulado un ambiente desértico para las pruebas de eficiencia de DAE, el dispositivo todavía debe demostrar de lo que es capaz en entornos reales. "Queremos llevarlo a Alice Springs (Australia) y pasar un par de semanas, ver cómo va", afirman.
