El uso del hidrógeno como un combustible limpio está cobrando cada vez mayor importancia. Pero, a día de hoy la mayor parte del hidrógeno se sigue produciendo a partir de combustibles fósiles, contaminando la atmósfera.
Uno de los mayores retos a los que nos enfrentamos es el desarrollo de tecnologías que nos permitan producir el hidrógeno sin emitir contaminantes a la atmósfera.
El método más conocido en la actualidad, para producir hidrógeno verde, es la electrólisis del agua que utiliza electricidad proveniente de fuentes de energía renovables para descomponer la molécula del agua en hidrogeno y oxígeno. No implica gastar energía para producir hidrógeno sino que utiliza directamente la luz solar.
Uno de los mayores retos a los que nos enfrentamos es el desarrollo de tecnologías que nos permitan producir el hidrógeno sin emitir contaminantes a la atmósfera.
El método más conocido en la actualidad, para producir hidrógeno verde, es la electrólisis del agua que utiliza electricidad proveniente de fuentes de energía renovables para descomponer la molécula del agua en hidrogeno y oxígeno. No implica gastar energía para producir hidrógeno sino que utiliza directamente la luz solar.
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AprendizajeTranscripción
00:00El uso del hidrógeno como un combustible limpio está cobrando cada vez mayor importancia.
00:07Pero como ya explicamos en un vídeo anterior del canal, a día de hoy la mayor parte del
00:12hidrógeno se sigue produciendo a partir de combustibles fósiles contaminando la atmósfera.
00:19Uno de los mayores retos a los que nos enfrentamos es el desarrollo de tecnologías que nos permitan
00:24producir el hidrógeno sin emitir contaminantes a la atmósfera.
00:29El método más conocido en la actualidad para producir hidrógeno verde es la electrólisis
00:35del agua, que utiliza electricidad proveniente de fuentes de energía renovables para descomponer
00:41la molécula del agua en hidrógeno y oxígeno.
00:45En el vídeo de hoy, sin embargo, vamos a explicar un método muy prometedor que no
00:50implica gastar energía para producir hidrógeno, sino que utiliza directamente la luz solar.
00:59¿Has oído hablar alguna vez sobre la fotocatálisis?
01:16La fotocatálisis es en realidad una reacción fotoquímica muy conocida que convierte la
01:21energía solar en energía química en la superficie de un catalizador.
01:27Hoy en día este proceso tiene varias aplicaciones prácticas, siendo la eliminación de gran
01:32variedad de contaminantes presentes en la atmósfera una de las más importantes.
01:38Pero ahora también se está estudiando su aplicación en la producción de hidrógeno
01:43verde.
01:44¿Y cómo funciona?
01:47Cuando un fotón de la luz solar incide sobre un material catalizador, un electrón salta
01:53de la banda de Valencia a la banda de conducción, generando un hueco en la banda de Valencia.
02:00Así se crean los pares electrón-hueco que generan radicales libres muy reactivos que
02:06son capaces de reaccionar con diferentes elementos, por ejemplo con los contaminantes presentes
02:12en el aire, tales como los óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, virus y demás bacterias
02:18eliminándolos de la atmósfera.
02:21Pero si en vez de contaminantes o compuestos orgánicos, estos radicales libres se encuentran
02:26con moléculas de agua, pueden separar sus componentes, el oxígeno y el hidrógeno.
02:32De este modo, gracias al proceso de la fotocatálisis, es posible producir hidrógeno verde.
02:39Como hemos visto, para iniciar esta reacción fotoquímica, precisamos de luz solar, agua
02:45y un fotocatalizador.
02:47Precisamente este último es el que impulsa la descomposición del agua en hidrógeno
02:52y oxígeno.
02:54Por eso la eficiencia del proceso depende de las características de dicho fotocatalizador.
03:00De ahí que todas las investigaciones científicas se han centrado en desarrollar el fotocatalizador
03:06que por un lado sea lo suficientemente activo para iniciar la descomposición de las moléculas
03:11de agua en hidrógeno y oxígeno, y por otro lado sea lo suficientemente estable para mantener
03:18esa reacción de disociación el tiempo suficiente para producir cantidades importantes de hidrógeno.
03:25Los fotocatalizadores más investigados son los óxidos metálicos, siendo el dióxido
03:31de titanio el más ampliamente utilizado debido a su elevada estabilidad química.
03:37Aunque en la actualidad también se están estudiando otros tipos de materiales, veamos
03:42algunas de las investigaciones más prometedoras.
03:46El Instituto Madrileño IMDEA Energía ha logrado sintetizar un nuevo material fotocatalizador
03:53del tipo red metalorgánica o MOF por sus siglas en inglés a base de titanio, lo han
03:59denominado IEF-11.
04:03Este material ha alcanzado uno de los mejores rendimientos hasta el momento, destaca su
04:08estabilidad térmica pudiendo soportar temperaturas de hasta 300 grados centígrados sin perder
04:14eficiencia.
04:16Los materiales metalorgánicos son candidatos muy prometedores para la fotocatálisis entre
04:22otras aplicaciones, por eso no es de extrañar que otros equipos de científicos también
04:27han apostado por esta tecnología.
04:30Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de la USANA en Suiza han desarrollado
04:35un sistema fotocatalítico basado en un MOF que contiene fósforo de níquel y ha sido
04:41capaz de absorber de manera eficiente un 44% del espectro solar.
04:48Como vemos se están realizando importantes avances en el uso de este tipo de materiales
04:53para producir el hidrógeno, aunque por ahora las investigaciones se encuentran en fases
04:59muy iniciales, no se conocen los detalles técnicos ni tampoco se han realizado pruebas
05:04fuera del laboratorio.
05:07En España el proyecto más importante de fotoelectrocatálisis para la producción
05:12de hidrógeno es el impulsado por Repsol y Enagás.
05:16Ambas compañías han invertido en la construcción de una planta piloto en su complejo industrial
05:21en Puerto Llano en España para demostrar la viabilidad de esta tecnología.
05:27El plan consiste en poner en marcha una primera planta de demostración con una producción
05:32estimada de 100 kg de hidrógeno al día en el año 2024 y en una siguiente fase prevista
05:39para el año 2028 planean que entre en funcionamiento una planta industrial con una producción
05:45que podría llegar a las 10 toneladas al día.
05:50Según informa Repsol su objetivo es que la tecnología alcance la madurez comercial
05:55antes del 2030.
05:58El hidrógeno está ganando cada vez más atención debido principalmente a su alto
06:02valor energético siendo la gran promesa de los combustibles alternativos.
06:08Y el proceso de fotocatálisis podría ser la clave por su alta eficiencia y rentabilidad
06:13económica.
06:14La fotocatálisis es un proceso de producción de hidrógeno más simple que la electrólisis
06:20ya que se obtiene hidrógeno directamente de la radiación solar.
06:25Mientras que en la electrólisis primero se tiene que producir la electricidad de forma
06:30renovable y en un segundo paso esta se utiliza para separar las moléculas del agua en hidrógeno
06:37y oxígeno.
06:38Aunque todavía queda sin contestar la pregunta de si sería posible la producción de hidrógeno
06:44a gran escala mediante la fotocatálisis.
06:48Tenemos que esperar a ver cómo avanzan estos proyectos para determinar la viabilidad de
06:53esta tecnología.