Un plato parabólico en el campus de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, se ha convertido en un árbol artificial que produce hidrógeno renovable. El reactor instalado en el plato utiliza la luz solar para convertir el agua en hidrógeno, oxígeno y calor renovables.
El plato, según la EPFL, sería la primera demostración a nivel de sistema de generación de hidrógeno solar. El sistema es capaz de generar más de 2 kilovatios de potencia y una eficiencia récord para esta gran escala. La tasa de producción de hidrógeno obtenida en este trabajo es un paso hacia la realización comercial de esta tecnología.
Generación de hidrógeno solar
Sophia Haussener, directora del Laboratorio de Ciencias e Ingeniería de Energías Renovables de la Facultad de Ingeniería de la EPFL, afirmó que el trabajo se basa en una investigación preliminar que demostró el concepto a escala de laboratorio, utilizando el simulador solar de alto flujo de LRESE.
El plato concentra los rayos del sol, después de lo cual se bombea agua a su punto de enfoque, que tiene 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.
El sistema no solo produce hidrógeno, sino que también genera calor, que pasa a través de un intercambiador de calor para aprovecharlo en lugar de liberarlo como una pérdida del sistema. Las moléculas de oxígeno liberadas por la reacción de fotoelectrólisis también se recuperan y utilizan.
El oxígeno, que a menudo se percibe como un producto de desecho, también se puede aprovechar, por ejemplo, para aplicaciones médicas, según Haussener. El sistema ya se está utilizando comercialmente en una instalación de producción de metales con sede en Suiza para construir una planta de demostración a escala de varios 100 kilovatios que producirá hidrógeno para procesos de recocido de metales, oxígeno para hospitales cercanos y calor para el agua necesaria en la fábrica.
Beneficios del sistema
El sistema del campus de la EPFL es capaz de alimentar alrededor de 1,5 vehículos de pila de combustible de hidrógeno que recorren una distancia media anual, o satisfacer 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 un nivel de producción de aproximadamente medio kilogramo de hidrógeno solar por día.
El sistema se puede utilizar para alimentar pilas de combustible de hidrógeno y proporcionar calefacción central residencial y comercial. La EPFL afirma que el sistema ofrece una mejor idea de la eficiencia energética que puede esperar una vez que considera el sistema completo, y no solo el dispositivo en sí.
Además, el sistema también tiene la capacidad de almacenar energía en forma de hidrógeno, lo que lo convierte en una solución viable para la generación de energía durante las horas pico de demanda o cuando la producción solar es limitada.
El enfoque en el hidrógeno solar se debe en parte a que el hidrógeno es una forma de almacenamiento de energía muy versátil. Además, cuando se quema hidrógeno para generar energía, el único subproducto es agua, lo que lo convierte en una fuente de energía limpia y sostenible.
El uso de la energía solar para producir hidrógeno también es mucho más eficiente que el uso de paneles solares para generar electricidad y luego usar esa electricidad para producir hidrógeno. En el segundo enfoque, se pierde energía en cada etapa de la conversión, lo que reduce la eficiencia general del sistema.
Aunque el sistema todavía tiene que ser perfeccionado y ampliado antes de que pueda ser ampliamente adoptado, los resultados de la investigación son muy alentadores y demuestran que el hidrógeno solar podría tener un papel importante que desempeñar en el futuro de la energía limpia y sostenible.
Fuente: https://www.nature.com/articles/s41560-023-01247-2
