El hidrógeno es una opción atractiva como combustible porque no emite dióxido de carbono. Muchos intentos de producir hidrógeno gaseoso parten de agua dulce o desalinizada, pero estos métodos pueden ser caros y requerir mucha energía. El agua de mar es una mezcla compleja de hidrógeno, oxígeno, sodio y otros elementos, lo que dificulta la extracción de hidrógeno gaseoso para usos energéticos limpios.
Ahora, los investigadores han encontrado una forma de extraer hidrógeno del océano canalizando el agua de mar a través de un sistema de doble membrana y electricidad.
Desarrollado por investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC del Departamento de Energía y la Universidad de Stanford, con colaboradores de la Universidad de Oregón y la Universidad Metropolitana de Manchester, el innovador diseño consiguió generar gas hidrógeno sin producir grandes cantidades de subproductos nocivos.
El equipo implementó un sistema de membrana bipolar, o de dos capas, y lo probó mediante electrólisis, un método que utiliza la electricidad para impulsar iones, o elementos cargados, para ejecutar una reacción deseada. Empezaron su diseño controlando el cloruro, el elemento más dañino para el sistema de agua de mar.
Hay muchas especies reactivas en el agua de mar que pueden interferir en la reacción agua-hidrógeno, y el cloruro sódico que hace salada el agua de mar es uno de los principales culpables. En concreto, el cloruro que llega al ánodo y se oxida reducirá la vida útil de un sistema de electrólisis y puede llegar a ser inseguro debido a la naturaleza tóxica de los productos de oxidación que incluyen cloro molecular y lejía.
Joseph Perryman, investigador postdoctoral de SLAC y Stanford.
La membrana bipolar del experimento permite acceder a las condiciones necesarias para producir gas hidrógeno y evita que el cloruro llegue al centro de reacción.
En sus experimentos, los protones, los iones de hidrógeno positivos, atravesaban una de las capas de la membrana hasta un lugar donde podían ser recogidos y convertidos en gas hidrógeno al interactuar con el cátodo, un electrodo cargado negativamente. La segunda membrana del sistema sólo permitía el paso de iones negativos, como el cloruro.
Como protección adicional, una capa de la membrana contenía grupos cargados negativamente que estaban fijados a la membrana. Según los investigadores, esto dificultaba que otros iones cargados negativamente, como el cloruro, se desplazaran a lugares donde no debían estar. La membrana cargada negativamente resultó ser muy eficaz para bloquear casi todos los iones de cloruro en los experimentos del equipo. Además, su sistema funcionaba sin generar subproductos tóxicos como lejía y cloro.
También existe cierto interés en utilizar la electrólisis para producir oxígeno. Comprender el flujo y la conversión de iones en nuestro sistema de membrana bipolar también es fundamental para este esfuerzo. Además de producir hidrógeno en nuestro experimento, también demostramos cómo utilizar la membrana bipolar para generar oxígeno gaseoso.
Daniela Marin, estudiante de postgrado de ingeniería química en Stanford y coautora del estudio.
En futuros trabajos, los investigadores planean mejorar sus electrodos y membranas construyéndolos con materiales más abundantes y fáciles de extraer. Según el equipo, esta mejora del diseño podría facilitar la ampliación del sistema de electrólisis al tamaño necesario para generar hidrógeno destinado a actividades que consumen mucha energía, como el sector del transporte.
El futuro de las tecnologías verdes del hidrógeno es brillante. Los conocimientos fundamentales que estamos obteniendo son clave para informar futuras innovaciones para mejorar el rendimiento, la durabilidad y la escalabilidad de esta tecnología.
Thomas Jaramillo, profesor de SLAC y Stanford y director de SUNCAT.
Más información: www.stanford.edu
Alberto Woiciechowski dice
Hola amigos
Donde mejor funcionaria sería en aguas cálidas puesto que el frío inhibe a las reacciones químicas si bien esto es más físico.
De todos modos con agua más «ligera» por estar más cálida y adjuntando un sistema de presurización se incrementaría la tasa de transpaso de cationes y aniones..
Felicitaciones!!!