Los investigadores han desarrollado una forma más barata y más eficiente energéticamente de producir hidrógeno directamente a partir del agua de mar, en un paso crítico hacia una industria de hidrógeno verde verdaderamente viable.
El nuevo método de los investigadores de la Universidad RMIT divide el agua de mar directamente en hidrógeno y oxígeno, evitando la necesidad de desalinización y su costo asociado, consumo de energía y emisiones de carbono.
El hidrógeno se ha promocionado durante mucho tiempo como un futuro combustible limpio y una posible solución a los desafíos energéticos críticos, especialmente para las industrias que son más difíciles de descarbonizar, como la fabricación, la aviación y el transporte marítimo.
Casi todo el hidrógeno del mundo proviene actualmente de combustibles fósiles y su producción es responsable de alrededor de 830 millones de toneladas de dióxido de carbono al año*, equivalente a las emisiones anuales del Reino Unido e Indonesia juntas.
Pero el hidrógeno ‘verde’ libre de emisiones, fabricado mediante la división del agua, es tan caro que en gran medida es comercialmente inviable y representa solo el 1% de la producción total de hidrógeno a nivel mundial.
El investigador principal, el Dr. Nasir Mahmood, investigador principal del vicecanciller en RMIT, dijo que los procesos de producción de hidrógeno verde eran costosos y dependían del agua dulce o desalinizada.
«Sabemos que el hidrógeno tiene un potencial inmenso como fuente de energía limpia, particularmente para las muchas industrias que no pueden cambiar fácilmente para funcionar con energías renovables», dijo Mahmood.
«Pero para ser verdaderamente sostenible, el hidrógeno que usamos debe estar 100% libre de carbono durante todo el ciclo de vida de producción y no debe reducir las preciosas reservas de agua dulce del mundo.
«Nuestro método para producir hidrógeno directamente del agua de mar es simple, escalable y mucho más rentable que cualquier enfoque de hidrógeno verde actualmente en el mercado.
«Con un mayor desarrollo, esperamos que esto pueda impulsar el establecimiento de una próspera industria de hidrógeno verde en Australia».
Se ha presentado una solicitud de patente provisional para el nuevo método, detallada en un estudio a escala de laboratorio publicado en la revista Wiley, Pequeño.
Partiendo la diferencia: un catalizador para el agua de mar
Para hacer hidrógeno verde, se usa un electrolizador para enviar una corriente eléctrica a través del agua para dividirla en sus elementos componentes de hidrógeno y oxígeno.
Estos electrolizadores actualmente usan catalizadores costosos y consumen mucha energía y agua; se pueden tomar alrededor de nueve litros para producir un kilogramo de hidrógeno. También tienen una salida tóxica: no dióxido de carbono, sino cloro.
«El mayor obstáculo con el uso de agua de mar es el cloro, que se puede producir como subproducto. Si tuviéramos que satisfacer las necesidades mundiales de hidrógeno sin resolver este problema primero, produciríamos 240 millones de toneladas de cloro al año. – que es de tres a cuatro veces lo que el mundo necesita en cloro. No tiene sentido reemplazar el hidrógeno producido por combustibles fósiles con producción de hidrógeno que podría estar dañando nuestro medio ambiente de una manera diferente «, dijo Mahmood.
«Nuestro proceso no solo omite el dióxido de carbono, sino que tampoco produce cloro».
El nuevo enfoque ideado por un equipo del grupo de investigación multidisciplinario Materials for Clean Energy and Environment (MC2E) en RMIT utiliza un tipo especial de catalizador desarrollado para trabajar específicamente con agua de mar.
El estudio, con el candidato a doctorado Suraj Loomba, se centró en producir catalizadores estables y altamente eficientes que se puedan fabricar de manera rentable.
«Estos nuevos catalizadores requieren muy poca energía para funcionar y podrían usarse a temperatura ambiente», dijo Mahmood.
«Si bien se han desarrollado otros catalizadores experimentales para dividir el agua de mar, son complejos y difíciles de escalar.
«Nuestro enfoque se centró en cambiar la química interna de los catalizadores a través de un método simple, lo que los hace relativamente fáciles de producir a gran escala para que puedan sintetizarse fácilmente a escala industrial», dijo Loomba.
Mahmood dijo que la tecnología prometía reducir significativamente el costo de los electrolizadores, lo suficiente como para cumplir con el objetivo del gobierno australiano para la producción de hidrógeno verde de $ 2 / kilogramo, para que sea competitivo con el hidrógeno procedente de combustibles fósiles.
Los investigadores de RMIT están trabajando con socios de la industria para desarrollar aspectos de esta tecnología.
La siguiente etapa de la investigación es el desarrollo de un prototipo de electrolizador que combina una serie de catalizadores para producir grandes cantidades de hidrógeno.
