Las 5 tecnologías que marcarán el futuro del hidrógeno en 2023
El hidrógeno se encuentra en medio de sus detractores y defensores. Para muchos es una pérdida de tiempo y dinero, mientras que para otros es uno de los pilares energéticos del futuro. De esto dependerá su evolución a corto plazo.
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Publicado: 10/02/2023 12:30
En plena transición energética, son varias las alternativas que surgen como reemplazo de los combustibles fósiles. Pero, de momento, ninguna de ellas se ha posicionado realmente como clara apuesta para acabar con ellos.
Cierto es que energías renovables como la solar y la eólica se sitúan en cabeza y son un sector cada vez más dominante en el mix energético mundial, pero también lo es que aún deben solucionar el inconveniente de la variabilidad en la producción de energía para establecerse definitivamente.
«Otro portador de hidrógeno, el amoniaco, es muy fácil de producir y se puede usar en la fabricación de fertilizantes, refrigerantes y otros productos químicos»
En ese contexto, surge otra alternativa: el hidrógeno verde. Un vector energético que, eso sí, genera opiniones contrarias casi por igual.
Para muchos, es un modo de producir energía verde con enorme potencial y posibilidades. Para no menos personas, supone una vía muerta por la que únicamente se escapan recursos y dinero.
Los 5 conceptos tecnológicos que definirán el futuro del hidrógeno
CIC energiGUNE es el centro de investigación para el almacenamiento de energía electroquímica y térmica promovido por el Gobierno Vasco. Nació en 2011 y, desde entonces, se ha convertido en un referente en materia de investigación de materiales y sistemas de almacenamiento de energía.
En dicho contexto, este organismo es uno de los más firmes defensores del hidrógeno como vector energético de futuro, y Paramaconi Rodríguez, profesor de desarrollo y líder del grupo de investigación «Tecnologías electroquímicas del hidrógeno» del centro vasco, ha enumerado las que considera tecnologías clave para el desarrollo del mismo en 2023.
Electrolizadores de agua con membrana de intercambio protónico
Los electrolizadores con membrana de intercambio protónico (PEM) son una solución sostenible para producir hidrógeno de alta pureza para aplicaciones químicas y almacenamiento de energía.
Con su diseño compacto, alta densidad de corriente, respuesta rápida y producción de oxígeno como único subproducto, estos electrolizadores han sido objeto de mucho interés en las últimas décadas.
Sin embargo, los electrolizadores PEM más populares se basan en el uso de metales preciosos como el platino, el iridio y el ruteno, por lo que el coste se dispara y afecta a la inversión final.
En opinión de Rodríguez, las últimas investigaciones relacionadas con esta tecnologías se encaminan hacia la búsqueda de materiales «que puedan reducir el coste final de la tecnología y así contribuir a la popularización de este sistema de producción de hidrógeno tan prometedor».
Electrolizadores de agua con membrana de intercambio aniónico
«Los electrolizadores de agua con membrana de intercambio aniónico son una tecnología sostenible y de bajo coste para la producción de hidrógeno verde», señala el experto en hidrógeno de CIC energiGune.
Según Paramaconi Rodríguez, esta tecnología «combina las ventajas de la electrólisis del agua con membranas de intercambio protónico y los sistemas tradicionales de electrólisis del agua alcalina».
A diferencia de los electrolizadores PEM, los AEMWE usan catalizadores de metales de transición en lugar de metales preciosos y la membrana utilizada es más asequible, con acero inoxidable reemplazando el titanio de los PEM.
Estas mejoras combinadas hacen que los AEMWE tengan un mayor potencial, ya que pueden producir hidrógeno verde a un precio competitivo, afirma el profesor.
Sin embargo, «es fundamental comprender los factores limitantes asociados a la durabilidad que restringen el uso a largo plazo de estos dispositivos», matiza, ya que «las membranas empleadas resultan no ser duraderas en entornos industriales».
Por esa razón, las investigaciones en torno a esta tecnología se centran actualmente en la mejora de la eficiencia a largo plazo de las membranas».
Electrolizadores de agua desacoplados
La tercera tecnología señalada por Rodríguez es la de electrolizadores de agua sin acoplamiento, que superan las restricciones de los electrolizadores convencionales.
Hablamos de factores como la densidad de potencia del stack o la formación de mezclas de gases explosivos, entre otros problemas.
Al tener celdas desacopladas, la producción de hidrógeno y oxígeno de estos electrolizadores se separan en tiempo y espacio, evitando así la formación de mezclas de gases cuando el dispositivo está conectado a fuentes de energía renovable.
Además, este sistema mejora la eficiencia de la producción de hidrógeno, ya que la velocidad de producción depende únicamente de la velocidad de oxidación del mediador redox utilizado, siendo independiente de la velocidad de formación de oxígeno.
Rodríguez afirma que «en 2023 las investigaciones se centrarán en el desarrollo de materiales redox y en la mejora del diseño de las celdas, consiguiendo así que los electrolizadores de agua desacoplados se conviertan en la tecnología que ayude a mitigar la intermitencia de las fuentes de energía renovable».
Transportadores de hidrógeno
Existen varios métodos de transporte de hidrógeno, pero CIC energiGUNE considera que en 2023 serán los portadores orgánicos líquidos de hidrógeno (LOHC) los que protagonicen el sector.
Estos compuestos absorbentes y liberadores de hidrógeno, como los compuestos insaturados que realizan la absorción de hidrógeno en la fase de hidrogenación, ofrecen una gran cantidad de alternativas viables.
Sin embargo, «aún es necesario investigar para mejorar su viabilidad económica y seguridad en su manejo», reconoce Rodríguez.
«Otro portador de hidrógeno, el amoniaco, es muy fácil de producir y se puede usar en la fabricación de fertilizantes, refrigerantes y otros productos químicos», amplía. «Es una excelente opción para el transporte de hidrógeno a gran escala».
Pilas de combustible de hidrógeno
El instituto tecnológico vasco considera que «las pilas de combustible de hidrógeno son una gran alternativa para pasar de una economía basada en hidrocarburos a una economía basada en hidrógeno, con el fin de conseguir un futuro con emisiones-cero».
Las pilas de combustible funcionan, al igual que las baterías, convirtiendo la energía química en eléctrica. Sin embargo, a diferencia de las baterías, las pilas de combustible no se agotan y no requieren ser recargadas, ya que funcionan a través de un suministro constante de reactivos que proporcionan energía a un circuito externo.
Estos dispositivos son altamente eficientes y no emiten ningún tipo de sustancias dañinas. «Sin embargo, su reto para este 2023 pasará por una producción y despliegue masivos que minimicen su alto coste», reconoce Rodríguez, que espera que así sea posible «aprovechar sus ventajas para contribuir a la transición energética».