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Ciencia de los
Materiales
Producción de Hidrógeno a Pequeña
Escala
18
de Junio de 2003.
 Un
grupo especial de materiales óxidos que aceptan y entregan átomos de
oxígeno fácilmente ante cambios de temperatura podría ser la base
alrededor de la cual tendríamos un sistema de producción de hidrógeno a
pequeña escala, adecuado para alimentar células de combustible de uso
doméstico y para vehículos.
Los científicos saben desde hace tiempo que los óxidos de elementos
raros como el cerio, el terbio y el praseodimio pueden producir
hidrógeno a partir de vapor de agua y metano en ciclos continuos de
“inhalación y exhalación”. Dopando los óxidos con átomos de hierro, los
investigadores del Georgia Institute of Technology han reducido las
temperaturas bajo las cuales estos materiales producen hidrógeno,
abriendo la puerta a que el proceso pueda ser alimentado mediante
energía solar.
Según Zhong L. Wang, experto en materiales de la School of Materials
Science and Engineering, el nuevo método de producción de hidrógeno
tiene numerosas ventajas, algunas de las cuales permiten aplicaciones
más realistas de la tecnología de las células de combustible en el
hogar. Estos dispositivos proporcionan electricidad como subproducto de
una reacción química en la que el hidrógeno se combina con el oxígeno
para obtener agua. Se espera que sean pronto utilizados en diferentes
ámbitos de la industria, e incluso para mover los motores eléctricos de
los automóviles del futuro. El gran problema con el que nos enfrentamos
es la obtención del hidrógeno necesario, es decir, su producción
mediante un método seguro y barato.
En la actualidad el hidrógeno se obtiene a partir de hidrocarburos como
el metano, pero implica el uso de catalizadores metálicos y temperaturas
de más de 800 grados Celsius. A escala industrial el método es
apropiado, pero no lo es tanto para aplicaciones en las que se necesita
sólo una producción reducida (para células de combustible domésticas y
para mover vehículos).
El método de la Georgia Tech, al trabajar a más bajas temperaturas,
proporciona una alternativa de bajo coste que usa menos energía y menos
agua para operar.
Los óxidos propuestos tienen una estructura cristalina única, que
permite que hasta el 20 por ciento de los átomos de oxígeno que contiene
puedan salir sin provocar un daño estructural. Esto posibilitaría
iniciar un secuencia cíclica en la que los átomos de oxígeno saldrían y
entrarían de la estructura a través de una serie de procesos de
oxidación y reducción, los cuales producirían hidrógeno, primero a
partir del metano y después del vapor de agua. Añadiendo un suministro
de oxígeno externo, el sistema podría reducir la cantidad de agua
requerida para la producción de hidrógeno.
En primer lugar, se usan temperaturas de unos 700 grados Celsius para
extraer el oxígeno del material, que actúa oxidando el carbono del
metano para formar óxidos de carbono e hidrógeno libre. Después, se
emplean temperaturas de hasta 375 grados Celsius para reducir el vapor
de agua, sacando oxígeno del agua para devolvérselo a la estructura
cristalina, produciendo más hidrógeno en el proceso.
Aumentando y disminuyendo la temperatura en un ciclo continuo, en
presencia de metano o agua, podemos producir hidrógeno de forma
constante.
Si se redujera la temperatura de reacción hasta unos 350 grados, se
podría emplear energía solar para proporcionar al menos parte del calor
necesario. Emplear una fuente de energía renovable haría el proceso más
atractivo para los usuarios domésticos.
Información adicional en:
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