Generación de combustible de hidrógeno con agua de mar

El poder del Sol, el viento y el mar pronto podrían combinarse para producir combustible de hidrógeno de combustión limpia, según un equipo de investigadores de Penn State. El equipo integró la tecnología de purificación de agua en un nuevo diseño de prueba para un electrolizador de agua de mar, que utiliza una corriente eléctrica para separar el hidrógeno y el oxígeno en las moléculas de agua.

Este nuevo método para "dividir el agua de mar" podría facilitar la conversión de la energía eólica y solar en un combustible portátil y almacenable, según Bruce Logan, profesor de Ingeniería Ambiental de Kappe y profesor de la Universidad Evan Pugh.

“El hidrógeno es un gran combustible, pero tienes que fabricarlo”, dijo Logan. “La única forma sostenible de hacerlo es utilizar energía renovable y producirla a partir del agua. También necesitas usar agua que la gente no quiera usar para otras cosas, y esa sería agua de mar. Entonces, el santo grial de la producción de hidrógeno sería combinar el agua de mar y la energía eólica y solar que se encuentra en entornos costeros y marinos”.

A pesar de la abundancia de agua de mar, no es común dividir el agua. A menos que esta sea desalinizada antes de ingresar al electrolizador, un paso adicional costoso, pues los iones de cloruro en el agua de mar se convierten en gas cloro tóxico, que degrada el equipo y se filtra al medio ambiente.

Para evitar esto, los investigadores insertaron una membrana delgada y semipermeable, desarrollada originalmente para purificar el agua en el proceso de tratamiento de ósmosis inversa (RO). La membrana de RO reemplazó a la membrana de intercambio iónico que se usa comúnmente en los electrolizadores.

“La idea detrás de la RO es que se ejerce una presión muy alta sobre el agua y se le empuja a través de la membrana mientras que se mantienen los iones de cloruro”, dijo Logan.

En la gráfica 1 se muestra una representación visual de cómo el movimiento de iones se ve afectado por una membrana de ósmosis inversa (RO) frente a una membrana de intercambio catiónico. Los iones de cloruro del agua de mar no pueden pasar a través de la membrana de ósmosis inversa y oxidarse en cloro gaseoso.

Con la membrana de RO insertada, el agua de mar se mantiene en el lado del cátodo y los iones de cloruro son demasiado grandes para pasar a través de la membrana y llegar al ánodo, evitando la producción de cloro gaseoso.

Bruce Logan espera que su investigación desempeñe un papel fundamental en la reducción de las emisiones de dióxido de carbono en todo el mundo. "El mundo está buscando hidrógeno renovable", dijo. “Por ejemplo, Arabia Saudita ha planeado construir una instalación de hidrógeno de US$5,000 millones que utilizará agua de mar. Ahora mismo, tienen que desalar el agua. Quizás puedan usar este método en lugar del otro".

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Fuente: Penn State University / Traducción de Mundo Minero