Investigadores de la Universidad de Stanford han dado un giro de 180 grados en la manera de generar combustible de hidrógeno. Un proceso complicado y costoso que estaba reservado al uso de componentes fósiles y de agua dulce. Ahora, con estos estudios, se puede lograr ese objetivo utilizando energía solar, electrodos y agua salada sin purificar.
Este avance sorprendente e importante es producto de años de investigación y pruebas. Los científicos han conseguido una nueva forma de separar el hidrógeno y el oxígeno del agua de mar a través de la electricidad. Los métodos de separación de agua existentes dependen del agua purificada, que es un recurso precioso y costoso de producir.
El hidrógeno combustible es una de las grandes apuestas para la obtención de energía en el futuro. Es un combustible de emisión cero que usa celdas electroquímicas o la combustión en motores internos, en vehículos y dispositivos eléctricos. También es usado en la propulsión de naves espaciales y potencialmente puede ser producido en masa y comercializado para su uso en vehículos de pasajeros y aeronaves.
Hasta ahora, el desarrollo de la tecnología necesaria para obtener este combustible una realidad tenía un importante inconveniente. Se necesitaba tanto hidrógeno como agua dulce hay en el mundo tan solo para cubrir las necesidades energéticas de las ciudades y el transporte de automóviles.
Todo parece haber dado un vuelco con los hallazgos de los científicos de la Universidad de Stanford all encontrar la manera de generar hidrógeno utilizando energía solar, electrodos y agua salada, la materia prima más abundante en la Tierra.
El combustible de hidrógeno y el agua de mar
El hidrógeno es una opción atractiva para el combustible porque no emite dióxido de carbono, dijo Hongjie Dai, uno de los investigadores.
El experto mostró en su laboratorio una prueba del concepto. Pero señaló que cederá el diseño a los fabricantes a escala de este combustible para que lo produzcan en masa.
La división del H2O en hidrógeno y oxígeno a partir de la electricidad, es una idea antigua. La electrólisis que enseñan desde la escuela primaria. Y fundamental en muchos procesos químicos y físicos. Para llevarla a cabo, se propone conectar una placa solar de tamaño reducido, que actuaría como fuente de energía del proceso, a dos electrodos (ánodo y cátodo). Estos a su vez se encuentran sumergidos en el agua del mar. Al paso de la corriente generada en la placa solar se produciría la separación de las moléculas que conforman el agua, quedando el hidrógeno atrapado en el cátodo, y el oxígeno en el ánodo. El problema principal reside en la corrosión, que limitaría la vida útil del sistema.
Dai y su equipo encontraron la manera de evitar que los componentes del agua de mar rompieran los ánodos sumergidos. Descubrieron que si cubrían el ánodo con capas abundantes en cargas negativas, estas reducirían la descomposición del metal subyacente. Entonces usaron hidróxido de hierro y níquel y sulfuro de níquel, los cuales durante la electrólisis se convirtieron en una capa cargada negativamente que protege el ánodo.
Uso de corrientes eléctricas
Michael Kenney, coautor de la investigación, señaló que «sin el revestimiento con carga negativa, el ánodo solo funciona unas 12 horas en agua de mar. Todo el electrodo se desmorona. Pero con esta capa, es capaz de funcionar más de mil horas».
Los estudios anteriores que intentaron dividir el agua de mar para el combustible de hidrógeno habían funcionado con cantidades bajas de corriente eléctrica, porque la corrosión se produce en corrientes más altas.
Pero Dai y Kenney pudieron conducir hasta 10 veces más electricidad a través de su dispositivo de múltiples capas, lo que ayuda a generar hidrógeno a partir del agua de mar a una velocidad mayor.
«Creo que establecimos un récord en la corriente para dividir el agua de mar», refirió Dai. «Pero lo impresionante de este estudio es que pudimos operar con corrientes eléctricas que son las mismas que se usan hoy en la industria», sostuvo Kenney.
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