Cómo producir hidrógeno a partir del agua
Pero la reacción química que requiere la producción de hidrógeno a partir del agua requiere una fuente de energía externa. El objetivo de convertir el hidrógeno en una fuente alternativa de combustible requiere minimizar el aporte de energía para producirlo y maximizar la cantidad de energía extraída de la combustión del hidrógeno.
Investigadores del Instituto Indio de Tecnología de Bombay (IIT Bombay), en un estudio reciente, utilizaron un nuevo catalizador para extraer hidrógeno del agua. Los investigadores han demostrado cómo un catalizador magnetizado puede acelerar la producción de hidrógeno y reducir el coste energético.
Para extraer el hidrógeno del agua, los investigadores introducen dos electrodos en el agua y pasan corriente, lo que permite separar el hidrógeno del agua. El proceso se denomina electrólisis del agua. Estudios anteriores han demostrado que metales como el platino, el rodio y el iridio aceleran la electrólisis.
El estudio ha utilizado un compuesto formado por cobalto y oxígeno para lograr el mismo objetivo a un coste mucho menor. Mientras que los investigadores anteriores se centraron en el desarrollo de nuevos catalizadores para la electrólisis del agua, los autores del presente estudio se centraron en un enfoque alternativo.
Hidrógeno limpio
El hidrógeno con bajas emisiones de carbono puede desempeñar un papel importante en la lucha contra el cambio climático y la mala calidad del aire. En este informe se estudia cómo se podría producir hidrógeno a una escala útil para alimentar vehículos, calentar hogares y abastecer procesos industriales.
El informe concluye que el reformado de metano con vapor y la electrólisis son las tecnologías con más probabilidades de ser desplegadas para producir hidrógeno bajo en carbono en volumen a corto y medio plazo, siempre que se puedan superar los retos de los altos niveles de captura de carbono (para el reformado de metano con vapor) y la reducción de costes y las fuentes de energía renovables (para la electrólisis).
Hidrógeno por electrólisis
Aunque el hidrógeno es el elemento más abundante del universo, aquí en la Tierra, normalmente hay que extraerlo del agua o de compuestos orgánicos. Esto no es especialmente diferente del gasóleo y la gasolina utilizados en los motores de combustión, que se producen a partir del refinado y la limpieza del petróleo crudo (un proceso que en realidad implica en gran medida el uso de hidrógeno). Aunque el hidrógeno se extrae actualmente del gas natural y es ya una industria mundial multimillonaria que se utiliza en una amplia gama de aplicaciones industriales, también se produce a través de fuentes renovables como la solar, la eólica o el biogás sin necesidad de utilizar combustibles fósiles.
El precio del hidrógeno verde ha bajado en los últimos años y se espera que la reducción sea aún mayor en la próxima década, haciéndolo realmente competitivo frente a otras soluciones energéticas. António Vidigal, de EDP Innovation, refuerza que el coste del H2 no está tanto en la tecnología como en las infraestructuras: “El principal componente del coste del hidrógeno verde es la energía renovable con la que se produce por electrólisis, que corresponde al 70% del total”. Es necesario disponer de buenos recursos energéticos renovables y optimizar el mix solar y eólico.
Aplicaciones del hidrógeno
El segundo campo produce hidrógeno mediante la descomposición del agua. Utiliza una corriente eléctrica para la electrólisis o una serie de reacciones químicas para los ciclos termoquímicos que permiten “romper” las moléculas del agua para obtener el hidrógeno.
Otro campo utiliza la luz solar. Este método de producción de hidrógeno está todavía en fase de investigación: se están realizando estudios en el laboratorio para producir hidrógeno a través de algas microscópicas o bacterias.
Para extraer el hidrógeno de los compuestos orgánicos es necesario romper los enlaces sólidos entre el carbono y el hidrógeno. Esto, a su vez, requiere el uso de una serie de reacciones químicas a alta temperatura, a menudo en presencia de catalizadores.
Una de las tecnologías utilizadas es el reformado, que consiste en producir una reacción entre el metano con el agua para obtener un gas de síntesis que contiene hidrógeno. Esta es la principal tecnología utilizada en la producción idustrial de hidrógeno. Las fuentes son el gas natural y el biogás.
Estas tecnologías de producción de hidrógeno emiten CO2. El uso de fuentes renovables, como la biomasa y el biogás (a partir de biomasa o de productos de desecho), o la combinación con tecnologías de captura y almacenamiento de CO2 pueden conducir a mejoras en la huella de carbono de la producción.