El hidrógeno promete aprovechar las energías renovables para producir combustible limpio para el transporte, hacer crecer una industria de exportación de energía ecológica y superar los desafíos de la intermitencia estacional en la red. En el camino hacia la producción de hidrógeno viable, cada medida de costo-eficiencia cuenta.
El profesor Anthony O’Mullane y el estudiante de doctorado Ummul Sultana demostraron la eficiencia de un sistema de cobalto-níquel-oro para la producción electroquímica de hidrógeno, que podría reemplazar los costosos materiales que se utilizan actualmente.
La Agencia Internacional de Energía estima que el mercado mundial del hidrógeno alcanzará los US $ 155 mil millones para 2022. Australia, con su fuerza de trabajo técnicamente capacitada en el sector energético y sus amplios recursos de energía renovable, está bien posicionada para aprovechar ese auge y al mismo tiempo reducir Sus propias emisiones de carbono en dos grandes sectores emisores: La producción de electricidad y el transporte.
“En principio, el hidrógeno ofrece una forma de almacenar energía limpia a una escala que se requiere para hacer viable el despliegue de parques solares y eólicos a gran escala, así como la exportación de energía verde”, dice O’Mullane, de la Escuela de QUT Química, física e ingeniería mecánica.
“Sin embargo”, agrega, “los métodos actuales que utilizan fuentes de carbono para producir hidrógeno emiten dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero que mitiga los beneficios de usar energía renovable” en otras partes de la economía.
Los métodos más maduros y menos costosos de producción de hidrógeno actualmente en desarrollo son los termoquímicos, que utilizan combustibles fósiles o gas natural para producir hidrógeno; pero el desarrollo de procesos electroquímicos, utilizando energía de bajo costo, baja o cero emisiones, se está poniendo al día, según la reciente Hoja de ruta nacional del hidrógeno de CSIRO.
El modelo realizado por el CSIRO muestra que la producción comercial de hidrógeno termoquímico se pondrá en marcha en la década de 2030 a un costo de $ 2.14 – $ 2.74 / kg; mientras que los contratos favorables para la electricidad de baja emisión podrían llevar al mercado proyectos de demostración electroquímica de $ 2.29 a $ 2.79 / kg para el 2025.
El trabajo de O’Mullane y Sultana es parte de un impulso mundial para hacer avanzar a los contendientes electroquímicos de potencia renovada a la supremacía. Este año, Australia también vio un gran avance en el trabajo de los investigadores de la Universidad Curtin que utilizan nanocristales para convertir la energía solar en hidrógeno.
Tradicionalmente, los catalizadores para dividir el agua en sus moléculas de hidrógeno y oxígeno, “involucran metales preciosos caros como el óxido de iridio, el óxido de rutenio y el platino“, dice O’Mullane. Y dice que la evolución del oxígeno como parte de la reacción no siempre es estable, lo que puede limitar la eficiencia del proceso.
El proceso que ha probado en colaboración con Sultana utiliza “dos alternativas más baratas y baratas en la tierra, el cobalto y el óxido de níquel, con solo una fracción de nanopartículas de oro”, que aumentan la eficiencia del catalizador, “para crear un catalizador estable y bifuncional” Que divide el agua y produce hidrógeno sin emisiones.
En este momento, dice, las dos reacciones suelen ser activadas por diferentes materiales catalíticos. “Nuestro material, el sistema de cobalto-níquel-oro, puede hacer ambas reacciones: hidrógeno por un lado y oxígeno por el otro. Esto hace que la fabricación del electrolizador sea mucho más simple”.
El hidrógeno almacenado puede usarse en celdas de combustible para el transporte o para devolver energía a la red cuando sea necesario durante la demanda máxima, dice O’Mullane.
CSIRO identifica el transporte de combustible de hidrógeno como un mercado objetivo temprano en el desarrollo de una industria de hidrógeno de Australia, pero dice que “tendrá que ser estimulado en Australia mediante la aplicación de las normas de emisiones de vehículos y / o incentivos específicos captación vehículo”.
La Hoja de Ruta Nacional del Hidrógeno, dice que los sistemas de hidrógeno también son capaces de proporcionar estabilidad a la red eléctrica (carga flexible que puede incrementarse y disminuirse según sea necesario), pero su principal aplicación para reafirmar la red es el almacenamiento, para capturar la abundancia estacional de energía renovable variable y devolverla A la red en tiempos de menor disponibilidad estacional.
