Investigadores de la EPFL han construido un reactor solar que produce calor y oxígeno aprovechables, además de generar hidrógeno con una eficiencia sin precedentes para su tamaño.
Una antena parabólica situada en el campus de la EPFL pasa fácilmente desapercibida, pues se asemeja a una antena parabólica u otra infraestructura de telecomunicaciones. Pero esta parábola es especial, porque funciona como un árbol artificial. Tras concentrar la radiación solar casi 1.000 veces, un reactor situado sobre la parábola utiliza esa luz solar para convertir el agua en hidrógeno, oxígeno y calor valiosos y renovables.
Se trata de la primera demostración a nivel de sistema de generación de hidrógeno solar. A diferencia de las típicas demostraciones a escala de laboratorio, incluye todos los dispositivos y componentes auxiliares, por lo que nos da una mejor idea de la eficiencia energética que se puede esperar una vez que se considera el sistema completo, y no sólo el dispositivo en sí.
Con una potencia de salida de más de 2 kW, hemos superado el techo de 1 kW de nuestro reactor piloto, manteniendo al mismo tiempo una eficiencia récord para esta gran escala.
Sophia Haussener, jefa del Laboratorio de Ciencias e Ingeniería de Energías Renovables (LRESE) de la Escuela de Ingeniería.
La tasa de producción de hidrógeno alcanzada en este trabajo representa un paso realmente alentador hacia la realización comercial de esta tecnología.
El trabajo se basa en la investigación preliminar que demuestra el concepto a escala de laboratorio, utilizando el simulador solar de alto flujo de LRESE.
Fotosíntesis artificial
La producción de hidrógeno a partir de agua utilizando energía solar se conoce como fotosíntesis artificial, pero el sistema LRESE es único por su capacidad de producir también calor y oxígeno a escala.
Después de que el plato concentre los rayos del sol, se bombea agua a su foco, donde se aloja un reactor fotoelectroquímico integrado. Dentro de este reactor, las células fotoelectroquímicas utilizan la energía solar para electrolizar, o dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno. También se genera calor, pero en lugar de liberarse como pérdida del sistema, este calor pasa a través de un intercambiador de calor para que pueda aprovecharse, por ejemplo, para calentar el ambiente.
Además de la producción primaria de hidrógeno y calor del sistema, también se recuperan y utilizan las moléculas de oxígeno liberadas por la reacción de fotoelectrolisis.
A menudo se considera que el oxígeno es un producto de desecho, pero en este caso también puede aprovecharse, por ejemplo para aplicaciones médicas.
Sophia Haussener
Energía industrial y residencial
El sistema es apto para aplicaciones industriales, comerciales y residenciales; de hecho, SoHHytec SA, empresa derivada del LRESE, ya lo está implantando y comercializando. La start-up de la EPFL colabora con una fábrica de metales suiza en la construcción de una planta de demostración de varios 100 kilovatios que producirá hidrógeno para los procesos de recocido de metales, oxígeno para los hospitales cercanos y calor para las necesidades de agua caliente de la fábrica.
Con la demostración piloto en la EPFL, hemos logrado un hito importante al demostrar una eficiencia sin precedentes a altas densidades de potencia de salida. Ahora estamos ampliando el sistema a un jardín artificial en el que cada uno de estos «árboles artificiales» se despliega de forma modular.
Saurabh Tembhurne, cofundador y consejero delegado de SoHHytec.
El sistema podría utilizarse para proporcionar calefacción central y agua caliente a viviendas y comercios, así como para alimentar pilas de combustible de hidrógeno. Con una producción de aproximadamente medio kilogramo de hidrógeno solar al día, el sistema del campus de la EPFL podría alimentar alrededor de 1,5 vehículos de pila de combustible de hidrógeno que recorrieran una distancia media anual; o cubrir hasta la mitad de la demanda de electricidad y más de la mitad de la demanda anual de calor de un hogar suizo típico de cuatro personas.
Con su sistema de fotosíntesis artificial en vías de ampliación, Haussener ya está explorando nuevas vías tecnológicas. En concreto, el laboratorio está trabajando en un sistema solar a gran escala que dividiría el dióxido de carbono en lugar del agua, produciendo materiales útiles como el gas de síntesis para combustible líquido o el etileno, precursor del plástico verde.
Vía actu.epfl.ch
Satur dice
La energía solar no tiene límites, cada día que pase nos encontraremos con otro descubrimiento nuevo.