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Diseñan un nuevo material cerámico que separa el hidrógeno para su uso en pilas de combustible

  • Los resultados del trabajo se publican en la revista 'Scientific Reports' y pueden ayudar a hacer más eficiente un proceso clave para el desarrollo de nuevas fuentes de energía limpia

Investigadores del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto de la Universitat Politècnica de València y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han diseñado un nuevo material cerámico que hace más eficiente la separación y obtención de hidrógeno de alta pureza.

Su trabajo ha sido publicado en la revista 'Scientific Reports', del grupo Nature y abre una vía "de gran interés" para el almacenamiento de este combustible, el "más limpio y de mayor potencial" en el sector energético mundial, según ha informado la institución académica en un comunicado. Junto a los investigadores del ITQ ha participado también el Centro de investigación de Jülich, en Alemania.

Algunas de las principales aplicaciones del hidrógeno es su uso en pilas de combustible o en centrales térmicas de generación de energía, donde los únicos residuos son agua y dióxido de carbono, lo que podría permitir la captura directa de este último y evitar la emisión de gases contaminantes. Otras aplicaciones se basan en la extracción de hidrógeno molecular puro a partir de mezclas gaseosas para su reacción directa en diversos procesos químicos o simplemente para su almacenamiento.

Según ha explicado María Balaguer, investigadora del Instituto de Tecnología Química, en las últimas décadas ha aumentado el interés en las tecnologías del hidrógeno aplicadas al transporte. La actividad industrial en este campo se enfoca principalmente a la producción de energía eléctrica o al desarrollo de vehículos impulsados por hidrógeno mediante celdas de combustible.

A escala industrial, la mayoría del hidrógeno se produce actualmente mediante el reformado con vapor de gas natural, llevado a cabo en grandes reactores multitubulares de lecho fijo. El alto número de etapas del proceso disminuye la eficiencia del sistema y hace el escalado ineficiente económicamente.

Entre las diferentes tecnologías relacionadas con la producción, separación y purificación de hidrógeno, el uso de membranas aparece como una "alternativa prometedora" para la sustitución de estos sistemas convencionales de alto consumo energético, ha explicado la institución.

Actualmente, los materiales de media-alta temperatura para la separación de hidrógeno están basados en aleaciones de paladio. Sin embargo, además del alto coste, el metal "no es estable a largo plazo". Una alternativa a los metales son los óxidos cerámicos complejos, que tienen la ventaja de ser 100% selectivos. "Estas cerámicas son capaces de transportar protones operando a temperaturas entre 600 y 750 ºC, por lo que pueden ser integradas en plantas térmicas de generación de energía o en procesos químicos industriales, donde permiten la captura de CO2 para su posterior utilización o almacenamiento", describe María Balaguer.

Hasta la fecha, las membranas existentes o bien no eran estables en las condiciones de operación o el rendimiento de la separación de hidrógeno era demasiado bajo para introducirlas en procesos industriales. La combinación de materiales propuesta por los investigadores del ITQ supone un paso adelante en este sector. "Podría resolver las actuales dificultades para hacer viable el uso de estas membranas densas en procesos industriales y de generación de energía", ha precisado la investigadora.