El Instituto de Tecnología de Karlsruhe y sus socios canadienses han desarrollado un fotorreactor de bajo coste pero con una eficiencia fotocatalítica altamente competitiva para la síntesis de hidrógeno alimentada por energía solar. Hacia un fotorreactor optimizado para el mercado masivo.
¿Podríamos estar a las puertas de una era donde producir hidrógeno en el techo de nuestros hogares de manera segura y económica sea una realidad? Esta es la meta que se han propuesto un grupo internacional de científicos, quienes han desarrollado novedosos paneles fotorreactores.
La generación de hidrógeno verde a pequeña escala aprovechando la luz solar no es una idea reciente. En los últimos años, han surgido varios proyectos capaces de proporcionar sistemas modulares y escalables para la generación renovable de este portador de energía.
Algunos de estos sistemas son tan avanzados que pueden aprovechar la humedad atmosférica en lugar de requerir una fuente de agua pura. Sin embargo, un elemento constante ha sido el alto costo tecnológico. Para reducirlo, los científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), en conjunto con colegas canadienses, han desarrollado nuevos módulos fotorreactores de alta eficiencia y bajo costo para la síntesis de combustibles solares.
El sistema cuenta con algunos elementos clave: el fotocatalizador, es decir, el compuesto que facilita la reacción de producción del H2 una vez activado por la luz solar; un espacio para los materiales que son punto de partida de la reacción; un sistema óptico que dirige los rayos entrantes hacia el fotocatalizador minimizando las pérdidas, independientemente del ángulo de incidencia.
En términos de diseño, los científicos han optado por una estructura compuesta por cientos de pequeños canales de reacción paralelos. Cada uno de estos incorpora un concentrador en forma de V y una cavidad tubular que recoge el volumen de reacción. Este diseño permite lograr una eficiencia fotocatalítica elevada: un 5.8%, que es más de 4 veces superior a la obtenida usando un simple fotorreactor capilar de vidrio de cuarzo.
Pero la verdadera fortaleza, que podría llevar un día a la producción de hidrógeno en los techos, es el costo tecnológico.
Para reducir los costes, utilizamos geometrías y materiales económicos que pueden ser fabricados utilizando procesos de producción masiva consolidados.
Paul Kant del Instituto de Ingeniería de Micro Procesos en el KIT.
Según los primeros cálculos, los investigadores estiman un precio de alrededor de 22 dólares por metro cuadrado de módulo fotorreactor, es decir, poco más de 20 euros por metro cuadrado.
La investigación ha sido publicada en la revista Joule (artículo en inglés).
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