Un equipo de investigadores en Suecia ha desarrollado un método revolucionario para la generación de energía de hidrógeno con mayor eficiencia. Este enfoque innovador implica la separación del agua en sus componentes de oxígeno e hidrógeno, evitando así el riesgo de una posible reacción explosiva entre ambos gases.
El método, desarrollado en el Real Instituto de Tecnología KTH en Estocolmo, transforma el proceso convencional de electrólisis para producir hidrógeno gaseoso. En lugar de generar ambos gases simultáneamente en una misma célula, como ocurre en los sistemas tradicionales, este nuevo método produce oxígeno e hidrógeno por separado. Esto significa que no es necesaria la utilización de membranas para separar los gases, reduciendo significativamente el riesgo de explosiones, según afirma Esteban Toledo, estudiante de doctorado en KTH y coautor del estudio publicado recientemente en Science Advances, junto con Joydeep Dutta, profesor de física aplicada en la misma institución. Además, este enfoque prescinde del uso de metales raros de la Tierra.
Los científicos, tras patentar su innovador sistema, han establecido una empresa llamada Caplyzer AB en colaboración con KTH Innovation, con el objetivo de expandir la tecnología desarrollada.
Potencial de mercado y rendimiento
Un detallado análisis de la viabilidad comercial y la eficiencia del proceso se ha revelado a través de las investigaciones lideradas por el profesor Joydeep Dutta. El estudio destaca que la eficiencia faradaica alcanzada en la producción de gas hidrógeno ha alcanzado un impresionante 99%. Además, las pruebas de laboratorio a largo plazo no evidenciaron ninguna degradación perceptible del electrodo, lo cual es crucial para su aplicabilidad en escenarios comerciales.
La producción de hidrógeno a partir del agua implica la generación simultánea de oxígeno. En un electrolizador alcalino estándar, se encuentran emparejados un electrodo positivo y otro negativo dentro de una cámara de agua alcalina. Estos electrodos están separados por una membrana permeable a los iones. Al aplicar una corriente eléctrica, el agua reacciona en el cátodo, produciendo hidrógeno y iones de hidróxido cargados negativamente, los cuales se difunden a través de la membrana hasta el ánodo, donde se genera oxígeno.
no obstante la presencia de esta membrana conlleva resistencia eléctrica, lo que aumenta el riesgo de una posible mezcla explosiva entre oxígeno e hidrógeno si la carga eléctrica fluctúa.
Sin embargo, la innovadora técnica desarrollada por el equipo de investigación ha logrado evitar este problema al reemplazar uno de los electrodos con un electrodo supercapacitivo de carbono. Estos electrodos tienen la capacidad de almacenar y liberar iones alternativamente, permitiendo así la producción separada de hidrógeno y oxígeno.
Durante la fase en la que el electrodo se encuentra cargado negativamente y está generando hidrógeno, el supercondensador se encarga de almacenar iones de hidróxido (OH) altamente energéticos. Luego, al invertir la dirección de la corriente, el supercondensador libera los iones de hidróxido almacenados, lo que permite la producción de oxígeno en el electrodo, que ahora está cargado positivamente.
El concepto fundamental detrás de esta tecnología es su capacidad para operar de manera segura en un amplio rango de potencia de entrada, lo que facilita su integración con fuentes de energía renovable intermitentes como la solar o la eólica. Según Esteban Toledo, uno de los investigadores implicados en el proyecto, la ausencia de riesgo de mezcla de gases abre nuevas posibilidades en la producción de energía verde.
Este avance representa un paso significativo hacia la creación de un método más confiable y eficiente para la generación de energía renovable, con el potencial de transformar la forma en que se produce y se utiliza el hidrógeno como fuente de energía limpia y sostenible.