Emplea energía solar para conseguirlo
Toyota Motor Europe se ha unido al Instituto Holandés de Investigación Energética (DIFFER), para desarrollar un dispositivo que permite obtener hidrógeno a partir del aire, empleando energía solar para conseguirlo. De este modo, la producción de hidrógeno a partir de fuentes de energía renovables permite reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.
Según dicen los expertos, el hidrógeno es el combustible del futuro con el que las marcas llevan trabajando décadas para alimentar motores eléctricos a través de pilas de combustible, con escasísimas incursiones comerciales en forma de vehículos, como así lo han llevado a cabo las multinacionales automotrices con los Honda Clarity Fuel Cell, Hyundai Nexo (antes con el ix35 Fuel Cell) y Toyota Mirai. Dos son los problemas principales que se plantean para la implantación de este combustible. El primero es la escasa producción a falta de demanda y la segunda, relacionada con esta, la falta de puntos de abastecimiento en las gasolineras.
Llegados a este punto, el Instituto holandés de investigación energética fundamental (DIFFER), en colaboración con Toyota Motor Europe, están desarrollando un dispositivo catalítico que absorba el vapor de agua y lo separe directamente en hidrógeno y oxígeno usando la energía del sol. Parece cosa de magia, ya que bastaría con poner un dispositivo especial en contacto con el aire y exponerlo a la luz del sol para que empezase a producir hidrógeno, sin ningún coste.
Objetivos comunes
En este proyecto, DIFFER y Toyota exploran una forma innovadora de producir hidrógeno directamente a partir de aire húmedo. Esta investigación tiene dos objetivos distintos. Por un lado, se necesitan nuevos combustibles sostenibles para disminuir nuestra dependencia de los combustibles fósiles y, por otro, es necesario reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Uno de esos combustibles sostenibles es el hidrógeno, que se puede utilizar para almacenar energía renovable. Cuando el hidrógeno se combina con oxígeno en una pila de combustible, la energía se libera en forma de electricidad, emitiendo como único residuo vapor de agua.
En su búsqueda respectiva de soluciones, la división de Investigación Avanzada de Materiales de Toyota se ha unido al grupo de Procesos Catalíticos y Electroquímicos para Aplicaciones Energéticas de DIFFER, encabezado por Mihalis Tsampas. Este grupo había estado trabajando en un método para separar el agua en estado gaseoso en lugar de en estado líquido, que es mucho más común. “Trabajar con gas en lugar de con líquido tiene varias ventajas”, explica Tsampas.
“Los líquidos presentan ciertos problemas técnicos, como la formación no deseada de burbujas. Además, al utilizar agua en estado gaseoso y no en estado líquido, no necesitamos instalaciones costosas para purificar el agua. Y, por último, puesto que solo utilizamos el agua presente en el aire que nos rodea, nuestra tecnologías también es aplicable a lugares remotos donde no hay agua disponible”.
Éxito del primer prototipo
A lo largo del pasado año, DIFFER y Toyota han demostrado en un estudio conjunto de viabilidad que el principio planteado realmente se cumple. Los investigadores han desarrollado una nueva célula fotoelectroquímica de estado sólido que por primera vez puede obtener agua del aire y luego generar hidrógeno a partir de la iluminación con luz solar. Este primer prototipo alcanzó un impresionante 70% del rendimiento que se obtiene al llenar un dispositivo equivalente con agua. El sistema consta de unas membranas de electrolitos poliméricos, unos fotoelectrodos porosos y unos materiales que absorben el agua, combinados en un dispositivo de diseño especial integrado en la membrana.
En la siguiente fase del proyecto, los colaboradores se proponen mejorar considerablemente el proceso. “En nuestro primer prototipo, utilizamos fotoelectrodos que se sabe que son muy estables. Sin embargo, el material empleado solo absorbe la luz ultravioleta, que supone menos del 5% de toda la luz solar que llega a la Tierra”, explica Tsampas, quien añade: “El siguiente paso, por tanto, es aplicar materiales de vanguardia y optimizar la estructura del sistema para incrementar tanto la entrada de agua como la cantidad de luz solar que se absorbe”.
Una vez superado ese obstáculo, las labores de investigación se centrarán en ampliar la escala de la tecnología. Las células fotoelectroquímicas capaces de producir hidrógeno son muy pequeñas (alrededor de 1 cm cuadrado. Para que sean económicamente viables, su tamaño debe aumentar en al menos dos o tres órdenes de magnitud.
“Aún no estamos en ese nivel, pero esperamos que algún día ese tipo de sistemas se puedan llegar a utilizar como fuente de energía en las viviendas particulares o en el repostaje de los vehículos para realizar desplazamientos cotidianos», pronostica Tsampas.
