La Universidad de Columbia ha desarrollado una nueva forma de producir hidrógeno mediante electrólisis en agua salada utilizando energía fotovoltaica. Podrían ser las plataformas del futuro, pero produciendo energía a partir de las renovables en lugar de extraer petróleo.
El equipo de ingenieros químicos de la Universidad de Columbia que han llevado a cabo este estudio han desarrollado una forma de generar hidrógeno a partir de la electrólisis del agua salada usando placas fotovoltaicas para convertir la electricidad en combustible de hidrógeno almacenable: una plataforma solar flotante para la electrólisis con agua salada.
La gran mayoría del hidrógeno hoy día se produce a partir del gas natural a través de reformado con vapor. Este consiste en exponer al gas natural, de alto contenido en metano, al vapor de agua a alta temperatura, al reaccionar libera CO2 y produce la separación de H2. Mediante electrólisis, usando electricidad proveniente de la fotovoltaica puede producir hidrógeno sin emitir CO2.
Han desarrollado un aparato de electrólisis alimentado por energía fotovoltaica que puede operar como una plataforma independiente que flota en el mar. El electrolizador fotovoltaico flotante guarda cierta semejanza a las plataformas petrolíferas.
El estudio, “Floating Membraneless PV-Electrolyzer Based on Buoyancy-Driven Product Separation” se publicó en el International Journal of Hydrogen Energy.
La innovación, y la clave de esta investigación, es el método por el que separan el hidrógeno del oxígeno producido por la electrólisis. Los electrolizadores utilizan costosas membranas para mantener la separación de estos dos gases. Este dispositivo tiene una novedosa configuración del electrodo que permite la separación y recogida de gases mediante burbujas flotando en el agua. El diseño permite una operación eficiente con alta pureza en la producción y sin bombeo activo del electrolito. Basado en el concepto de “separación inducida por la flotabilidad”, la simple estructura del electrolizador produce hidrógeno con una pureza de hasta el 99%.
La simplicidad de la estructura del electrolizador fotovoltaico hace de este diseño uno particularmente atractivo para aplicación en agua de mar, gracias a su potencial económico y alta durabilidad comparado con los dispositivos convencionales que contienen membranas. Los dispositivos convencionales comerciales se basan en una membrana divisoria que separa los electrodos en su interior, donde se produce el hidrógeno y el oxígeno, pero el agua salada puede acabar destruyendo las membranas.
Finalizado el estudio en laboratorio, el equipo de investigación procederá a continuación a refinar su diseño probándolo directamente en el mar. También planean desarrollar diseños modulares para poder construir sistemas a mayor escala.
La configuración de este innovador electrodo, es crucial para la operación. Los electrodos están recubiertos con un catalizador sólo por una cara. Son electrodos asimétricos que favorecen la evolución de los gases H2 y O2 sólo en la superficie de los electrodos donde los catalizadores han sido depositados. Cuando las burbujas de H2 y O2 crecen y se hacen suficientemente grandes, su flotabilidad causa que se despeguen de la superficie del electrodo y floten hacia arriba hacia cámaras de recolección separadas.
