Investigadores de la Universidad RMIT han desarrollado un método más barato y eficiente desde el punto de vista energético para producir hidrógeno directamente a partir del agua de mar, lo que supone un paso decisivo hacia una industria verde del hidrógeno realmente viable.
El nuevo método descompone el agua de mar directamente en hidrógeno y oxígeno, evitando así la necesidad de desalación y los costes, consumo de energía y emisiones de carbono que ello conlleva.
El hidrógeno se considera desde hace tiempo un combustible limpio para el futuro y una posible solución a los problemas energéticos más acuciantes, sobre todo para los sectores más difíciles de descarbonizar, como la industria manufacturera, la aviación y el transporte marítimo.
En la actualidad, casi todo el hidrógeno del mundo procede de combustibles fósiles. El hidrógeno "verde" libre de emisiones, obtenido mediante la descomposición del agua, es tan caro que resulta inviable desde el punto de vista comercial y solo representa el 1% de la producción mundial total de hidrógeno.
El Dr. Nasir Mahmood, investigador principal del RMIT, afirma que los procesos de producción de hidrógeno verde son costosos y precisan agua dulce o procedente de desalación.
"Nuestro método de producción de hidrógeno directamente a partir del agua de mar es sencillo, escalable y mucho más rentable que cualquier otro método de producción de hidrógeno verde existente en el mercado”, afirmó Mahmood. "Con un mayor desarrollo, esperamos que esto pueda impulsar el establecimiento de una próspera industria del hidrógeno verde en Australia".
Se ha presentado una solicitud de patente provisional para el nuevo método, detallado en un estudio a escala de laboratorio publicado en la revista Small de Wiley.
El Sr. Suraj Loomba, el Dr. Nasir Mahmood y el Dr. Muhammad Waqas Khan (de izquierda a derecha) forman parte del equipo que trabaja en la producción de hidrógeno a partir de agua de mar, sin necesidad de desalación.
La diferencia: un catalizador para el agua de mar
Para fabricar hidrógeno verde se utiliza un electrolizador que envía una corriente eléctrica a través del agua para descomponerla en hidrógeno y oxígeno.
En la actualidad, estos electrolizadores utilizan catalizadores caros y consumen mucha energía y agua: se necesitan unos nueve litros para producir un kilogramo de hidrógeno. Además, producen residuos tóxicos: no dióxido de carbono, sino cloro.
"El mayor obstáculo de utilizar agua de mar es el cloro, que puede producirse como subproducto. Si quisiéramos satisfacer las necesidades mundiales de hidrógeno sin resolver antes este problema, produciríamos 240 millones de toneladas de cloro al año, es decir, tres o cuatro veces más del cloro que el mundo necesita. No tiene sentido sustituir el hidrógeno fabricado con combustibles fósiles por una producción de hidrógeno que podría estar dañando nuestro medio ambiente de otra manera", señala Mahmood. "Nuestro proceso no sólo omite el dióxido de carbono, sino que además no produce cloro".
Para fabricar hidrógeno verde se utiliza un electrolizador que envía una corriente eléctrica a través del agua para descomponerla en hidrógeno y oxígeno
El nuevo método ideado por un equipo del grupo de investigación multidisciplinar Materiales para Energía Limpia y el Medio Ambiente (MC2E), de RMIT, utiliza un tipo especial de catalizador desarrollado para funcionar específicamente con agua de mar.
El estudio, en el que ha participado el doctorando Suraj Loomba, se ha centrado en la producción de catalizadores estables y muy eficaces que puedan fabricarse de forma rentable.
"Estos nuevos catalizadores consumen muy poca energía y pueden utilizarse a temperatura ambiente", explica Mahmood. "Aunque se han desarrollado otros catalizadores experimentales para descomponer el agua de mar, son complejos y difíciles de escalar".
"Nuestro planteamiento se centra en cambiar la química interna de los catalizadores mediante un método sencillo, que los hace relativamente fáciles de producir a gran escala, por lo que pueden sintetizarse fácilmente a escala industrial", explica Loomba.
Según Mahmood, esta tecnología promete reducir considerablemente el coste de los electrolizadores, lo suficiente como para cumplir el objetivo del Gobierno de Australia de producir hidrógeno verde a 2 dólares el kilogramo y hacerlo competitivo con el obtenido a partir de combustibles fósiles.
La siguiente fase de la investigación es el desarrollo de un prototipo de electrolizador que combine una serie de catalizadores para producir grandes cantidades de hidrógeno.
Suraj Loomba, Muhammad Waqas Khan, Muhammad Haris, Seyed Mahdi Mousavi, Nasir Mahmood y otros son los autores del artículo "Nitrogen-doped Porous Nickel Molybdenum Phosphide Sheets for Efficient Seawater Splitting", publicado en Small.
