Los investigadores están desarrollando un sistema de combustible para automóviles a base de hidrógeno con cero emisiones de gases de efecto invernadero, utilizando un líquido convertido por un catalizador. Este enfoque aún está bajo investigación, pero enfrenta desafíos como la durabilidad del catalizador y la ecología de la producción de hidrógeno, lo que destaca la necesidad de encontrar apoyo político para la energía renovable.

Investigadores de la Universidad Lund de Suecia han desarrollado un innovador sistema de combustible para vehículos que funciona de forma cíclica, minimizando las emisiones de gases de efecto invernadero. El sistema utiliza un líquido único que, cuando se combina con un catalizador sólido, se convierte en combustible de hidrógeno para su uso en automóviles. Después de su uso, el líquido usado se extrae del depósito de combustible del vehículo, se rellena con hidrógeno y se puede volver a utilizar. Este proceso crea un sistema de circuito cerrado que reduce significativamente el impacto ambiental.

Investigadores de la Universidad de Lund han demostrado la eficacia de este método en dos artículos de investigación y, aunque todavía se encuentra en la fase de investigación básica, tiene potencial para convertirse en un sistema eficiente de almacenamiento de energía en el futuro.

Ola Wendt, profesor del Departamento de Química de la Universidad de Lund y uno de los autores del artículo, afirma: "Nuestro catalizador es uno de los más eficaces disponibles actualmente, al menos según los resultados de las investigaciones publicadas".

Abordar los impactos climáticos y explorar el hidrógeno

Para reducir las emisiones de CO2 procedentes de los combustibles fósiles, se deben encontrar métodos alternativos de producción, almacenamiento y conversión de energía para reducir el impacto sobre el clima. Uno de esos enfoques es el tan debatido gas hidrógeno, que muchos creen que es una solución para el futuro almacenamiento de energía. La naturaleza almacena energía en enlaces químicos y el gas hidrógeno tiene la mayor densidad energética en relación con su peso. Sin embargo, los gases son difíciles de procesar, por lo que estamos analizando combustibles líquidos llenos de hidrógeno que puedan entregarse a través de bombas, de manera muy similar a como se entregan hoy en las gasolineras.

Este concepto, conocido como LOHC (portador líquido de hidrógeno orgánico), no es nuevo. El desafío ahora es encontrar un catalizador lo más eficiente posible que pueda extraer hidrógeno de los líquidos.

El sistema está destinado a utilizar un líquido "cargado" de hidrógeno. El líquido se bombea a través de un catalizador sólido, extrayendo el hidrógeno. Esto se puede utilizar en pilas de combustible (convirtiendo combustible químico en electricidad), y el líquido "gastado" se canaliza a otro tanque. La única emisión es agua.

El fluido usado se puede tirar en la gasolinera y se puede llenar con fluido cargado nuevo. Eso podría significar producir la sustancia a una escala masiva equivalente a las refinerías de petróleo actuales.

Los investigadores convirtieron más del 99% del hidrógeno del líquido y calculan si sería posible utilizar el combustible en vehículos más grandes, como autobuses, camiones y aviones.

"Con sus grandes depósitos de combustible, probablemente se pueda recorrer casi la misma distancia que con un depósito de diésel", afirma Ora-Winter. "También se puede convertir alrededor de un 50 por ciento más de energía en comparación con el hidrógeno comprimido".

Componentes y desafíos

Los líquidos utilizados en el estudio fueron alcohol isopropílico (un ingrediente común en los limpiadores de pantallas) y 4-metilpiperidina. ¿No suena esto demasiado bueno para ser verdad? Sí, al menos por ahora existen algunos desafíos. Una es que la vida útil del catalizador es bastante limitada. Otro desafío es que el iridio en el que se basa el catalizador es un metal precioso.

"Pero estimamos que cada coche necesita unos dos gramos de iridio", dijo Ola Wendt. "Esto es comparable a los catalizadores de limpieza de gases de escape actuales, que contienen alrededor de tres gramos de platino, paladio y rodio, que también son metales preciosos".

Esta es una solución técnica basada en la investigación básica. Si se toma la decisión de producir un producto terminado, los investigadores creen que el concepto podría realizarse dentro de una década, siempre que sea económicamente viable y socialmente interesante.

Otra cuestión es cómo producir hidrógeno; actualmente, la mayor parte de la producción de hidrógeno no es respetuosa con el clima. Luego, también existe la necesidad de almacenar y transportar el hidrógeno de forma eficiente, lo cual no es tan sencillo hoy en día. Además, existen riesgos asociados con el uso de combustible de hidrógeno comprimido. Los investigadores de la Universidad de Lund esperan resolver este problema con su método.

"Actualmente, el 98% del hidrógeno es hidrógeno fósil, producido a partir de gas natural. El subproducto es dióxido de carbono", dijo Ola-Winter. "Desde el punto de vista medioambiental, el concepto no tiene sentido si se utiliza gas natural para producir hidrógeno para acero, baterías y combustibles". Pero explicó que actualmente se están realizando muchas investigaciones sobre cómo utilizar energía renovable para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno para producir "hidrógeno verde".

Al mismo tiempo, para que se afiancen alternativas renovables y respetuosas con el clima, que requieren costos más bajos, se deben tomar decisiones políticas. este. Y concluyó: "Las energías renovables no pueden competir con las que se extraen de la tierra, el transporte es casi el único coste y lo mismo ocurre con los combustibles fósiles".

Referencias: Kaushik Chakrabarti, Alice Spangenberg, Vasudevan Subramaniyan, Andreas Hederstedt, Omar Y. Abdelaziz, Alexey V. Poluke ev, Reine Wallenberg, Christian P. Hulteberg y Ola F. Wendt publicaron un artículo en Catalysis Science and Technology el 27 de julio de 2023: "Deshidrogenación sin aceptor de 4-metilpiperidina en flujo continuo a través de un soporte Catalizador de iridio coordinado en forma de abrazadera".

doi:10.1039/d3cy00881a

"Deshidrogenación catalizada por iridio en un reactor de flujo continuo para generar hidrógeno práctico a bordo a partir de portadores de hidrógeno orgánico líquido" por Alexey V. Polukeev, Reine Wallenberg, Jens Uhlig, Christian P. Hulteberg y Ola F. Wendt, 9 de marzo de 2022, ChemSusChem.

doi:10.1002/cssc.202200085

Fuente compilada: ScitechDaily