Un dispositivo diseñado en la Universidad de Stanford es capaz de producir hidrógeno de forma eficiente y barata. Este podría ser usado para impulsar coches no contaminantes
Los motores de los coches impulsados por hidrógeno se basan en la combustión de esta molécula, con oxígeno como comburente, para producir electricidad y almacenarla en baterías. La gran ventaja de estos automóviles es que generan un residuo de vapor de agua que no es contaminante ni dañino para la salud ni el medio ambiente. Sin embargo, los ingenieros aún deben mejorar la fabricación del hidrógeno: existen varias formas de producirlo que resultan caras o contaminantes.
Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Stanford (California, Estados Unidos) acaba de publicar un estudio en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) en el que han demostrado una nueva forma de producir hidrógeno y oxígeno gaseosos a partir de agua de mar y luz solar. La gran ventaja es que su técnica no requiere, como otras metodologías, usar agua purificada, que también es cara de producir.
Para alimentar ciudades o coches, "hace falta tanto hidrógeno, que es inconcedible usar agua purificada", han dicho en un comunicado los autores del estudio, Hongjie Dai, J.G. Jackson, C.J. Wood y Michael Kenney. "Apenas tenemos agua para nuestras necesidades actuales en California".
Pero estos investigadores han presentado un prototipo capaz de producir hidrógeno de forma barata y que podría ser escalado para la producción en masa de combustible. De hecho, el dispositivo es tan eficaz como las tecnologías actuales que usan agua purificada. "Lo más impresionante de este estudio es que fuimos capaces de operar a corrientes eléctricas comparables a las que se usan en la industria hoy en día", ha dicho Michael Kenney.
El método se basa en la electrolisis, una reacción química por la cual el agua se parte cuando dos electrodos, conectados a una fuente de energía, se sumergen en agua.
Ralentizar la corrosión
El problema es que normalmente esta tecnología requiere que se use agua pura, para evitar daños en los electrodos. Por ejemplo, la sal del agua marina corroe el electrodo positivo y restringe mucho la duración del sistema.
En esta ocasión, los investigadores descubrieron que es posible cubrir el ánodo con capas de cargas negativas para evitar la adhesión del cloruro sódico, la sal marina, y ralentizar la corrosión.
Sin la protección, los electrodos usados hasta ahora duraban unas 12 horas. Pero con esta protección pueden funcionar durante más de 1.000 horas. "Creo que hemos batido el récord actual de tiempo partiendo agua de mar", ha dicho Hongjie Dai.
El secreto está en un recubrimiento de hidróxido de hierro-níquel sobre una capa de sulfuro de níquel, que a su vez cubre un núcleo. Este núcleo actúa como un conductor de la electricidad que permite que el hidróxido de hierro-níquel desencadene la electrolisis. Por otra parte, el sulfuro de níquel queda enseguida recubierto de cargas negativas, que protegen al ánodo. Al igual que pasa al tratar de juntar el mismo polo de dos imanes distintos, las cargas negativas de esta cubierta repelen a las cargas negativas de la sal marina en disolución.
Proceso 10 veces más eficiente
Gracias a este recubrimiento pudieron, no solo alargar la vida útil del electrodo, sino aumentar la intensidad de la corriente eléctrica. En concreto, pudieron incrementarla hasta 10 veces, lo que es crucial para acelerar la tasa de producción de hidrógeno y la eficiencia del proceso.
Los investigadores hicieron estas pruebas en el laboratorio, pero también idearon un dispositivo que usa la energía solar como fuente de energía para hidrolizar agua marina recogida de la bahía de San Francisco.
Según los autores del estudio, este método abre la puerta a aumentar la disponibilidad de hidrógeno producido con energía solar o eólica. Además, dado que el proceso también genera oxígeno, los autores de este estudio creen que los buceadores y los submarinos podrían aprovechar esta tecnología para obtener oxígeno sin tener que salir a la superficie. Lo mejor es que creen que no falta tanto para poder lograrlo: "No es como empezar de cero, sino, más bien, como empezar desde el 80 o el 90 por ciento de todo el trabajo", ha dicho Hongjie Dai.
