Los materiales de perovskita pueden tener el potencial de desempeñar un papel importante en un proceso para producir hidrógeno de manera renovable,  según  un análisis de científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL).

El hidrógeno se ha convertido en un importante vector para almacenar energía generada por recursos renovables, como sustituto de los combustibles fósiles utilizados para el transporte, en la producción de amoníaco y para otras aplicaciones industriales. La clave para el uso exitoso del hidrógeno como combustible es poder cumplir con el Earthshot de energía de hidrógeno del Departamento de Energía, un objetivo recientemente anunciado para reducir el costo del hidrógeno limpio en un 80% a $ 1 por kilogramo en una década.

Los científicos del NREL analizaron la producción de hidrógeno termoquímico solar (STCH), que puede ser potencialmente más eficiente desde el punto de vista energético que la producción de hidrógeno a través del método de electrólisis de uso común. La electrólisis necesita electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. STCH se basa en un proceso químico de dos pasos en el que los óxidos metálicos se exponen a temperaturas superiores a los 1400 grados centígrados y luego se vuelven a oxidar con vapor a temperaturas más bajas para producir hidrógeno.

Sin duda, es un campo muy desafiante y tiene muchas preguntas de investigación aún sin respuesta, principalmente en la perspectiva de los materiales.

—Zhiwen Ma, ingeniero sénior de NREL

 

Ma es el autor principal de un nuevo artículo, «Análisis tecnoeconómico y de sistemas de la producción de hidrógeno termoquímico solar», que aparece en la revista  Renewable Energy . Sus coautores, todos de NREL, son Patrick Davenport y Genevieve Saur.

Fuente: Congreso Green Car 06 mayo 2022

El documento complementa la investigación de descubrimiento de materiales en curso al observar el diseño a nivel de sistema y el análisis tecnoeconómico para integrar posibles materiales en una plataforma de combustible solar y respaldar el programa HydroGEN del Departamento de Energía. El descubrimiento de materiales en el programa HydroGEN involucró aprendizaje automático, cálculos de defectos y trabajo experimental para desarrollar nuevos materiales de perovskita. Los investigadores necesitan identificar perovskitas capaces de manejar las altas temperaturas requeridas mientras alcanzan los objetivos de rendimiento.

Una plataforma conceptual de producción de hidrógeno termoquímico solar. Ilustración de Patrick Davenport, NREL

Este trabajo muestra parte de una cartera de análisis tecnoeconómico centrado en las vías de producción de hidrógeno, cada una con sus propias ventajas y desventajas. La electrólisis, por ejemplo, está disponible comercialmente y la electricidad requerida puede provenir de energía fotovoltaica (PV). Sin embargo, las células fotovoltaicas utilizadas solo capturan una parte del espectro solar. STCH utiliza todo el espectro. La energía termosolar concentrada permite a STCH crear la reacción química.

La investigación activa para identificar los mejores materiales para el proceso STCH es fundamental para el éxito de este método para la producción de hidrógeno, señalaron los científicos.

Esta investigación está financiada por la Oficina de Tecnologías de Pilas de Combustible e Hidrógeno del Departamento de Energía.

Recursos

• Zhiwen Ma, Patrick Davenport, Genevieve Saur (2022) «Análisis tecnoeconómico y del sistema de la producción de hidrógeno termoquímico solar»,  Energía renovable , volumen 190, páginas 294-308 doi:  10.1016/j.renene.2022.03.108