Proponen un nuevo sistema de almacenamiento y producción eficiente y seguro de hidrógeno

Un grupo de investigadores españoles ha desarrollado un nuevo sistema de almacenamiento y producción, eficiente y seguro, de hidrógeno para su uso en celdas de combustible mediante reactivos químicos sencillos, aplicable en automóviles. Su trabajo supera algunos de los inconvenientes que hasta ahora han impedido la implantación de este combustible, con gran capacidad energética y nula emisión de gases de efecto invernadero.

En el desarrollo de este procedimiento han participado investigadores del Instituto de Tecnología Química (Universitat Politècnica de València-CSIC), el Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (Universidad de Zaragoza-CSIC) y la Universitat Jaume I de Castellón. El proyecto estuvo dirigido por el investigador de la UJI, José Antonio Mata.

El hidrógeno es un excelente combustible, debido a su elevada densidad energética y nula emisión de gases de efecto invernadero. Su combinación con el oxígeno atmosférico produce energía y agua como único subproducto, convirtiéndolo en uno de los principales candidatos para sustituir a los combustibles fósiles como fuente de energía limpia.

Pese a ello, aún existen algunos inconvenientes que han impedido la implantación de la llamada ¿economía del hidrógeno¿. El primero es que este gas no se encuentra en la corteza terrestre; a día de hoy se produce principalmente en un proceso no sostenible haciendo uso de sustancias fósiles no renovables. El segundo es su naturaleza gaseosa y altamente inflamable; así, debe ser transportado de forma comprimida, lo que conlleva importantes riesgos de seguridad.

La tecnología desarrollada por los investigadores se basa en la utilización de los denominados Líquidos Orgánicos Portadores de Hidrógeno (Liquid Organic Hydrogen Carriers, LOHC). La principal ventaja de estos líquidos es que pueden almacenar hidrógeno durante largos períodos de tiempo en condiciones seguras, pueden ser transportados fácilmente utilizando la infraestructura actual, y además permiten la liberación de hidrógeno de manera rápida y eficaz. El equipo investigador ha estudiado diferentes Líquidos Orgánicos Portadores de Hidrógeno hasta llegar a un nuevo sistema basado en una reacción química de acoplamiento entre un hidrosilano y un alcohol.

Las aportaciones de este proceso son múltiples respecto a los sistemas ya establecidos. En primer lugar, es un proceso versátil desde el punto de vista químico, porque existen muchas combinaciones de hidrosilanos y alcoholes que pueden emplearse. En segundo lugar, el proceso es muy eficiente, ya que se puede completar muy rápidamente a temperatura ambiente o en frío gracias a la utilización de catalizadores adecuados. En tercer lugar, el proceso es reversible y por tanto no contaminante, ya que el producto formado en el acoplamiento entre un hidrosilano y un alcohol es un silil-éter que puede transformarse de nuevo en el producto original mediante un reductor. Por todo ello, el método puede adaptarse fácilmente a sistemas de generación y utilización de energía no estáticos, como por ejemplo los automóviles. Además, el uso del par silano-alcohol como LOHC evita los riesgos de seguridad derivados del almacenamiento de hidrógeno.

Una aplicación directa en un vehículo de hidrógeno

“Nuestra propuesta pretende contribuir a impulsar el desarrollo de una sociedad más sostenible¿, señala el aragonés Miguel Baya, del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (ISQCH), centro mixto de investigación de la Universidad de Zaragoza y del CSIC. ¿Una aplicación directa de nuestro sistema podría realizarse en un vehículo de hidrógeno. El automóvil repostaría los reactivos (A y B) en la estación de servicio. Ya en marcha, la combinación de los mismos permitiría obtener hidrógeno que inmediatamente sería empleado como combustible, generando energía motriz y liberando vapor de agua a través del tubo de escape. Al repostar de nuevo, se descargaría el subproducto generado (C) por la reacción de generación de hidrógeno en la estación de servicio, para su posterior reciclado”.

Por su parte, Hermenegildo García, investigador del Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC), destaca cómo un análisis del departamento de energía norteamericano concluyó que el hidrógeno sería el combustible de automoción ideal, puesto que su uso daría agua como único producto. ¿De esta manera, el empleo de coches y medios de transporte no produciría ninguna emisión contaminante. Sin embargo, el hidrógeno es un gas y los depósitos de combustible actuales no permitirían vehículos con una autonomía sin repostar similar a la actual. Por ello, una de las posibilidades es emplear unos compuestos químicos líquidos que se obtengan con hidrógeno y que, luego en el coche, liberen el hidrógeno almacenado en función de las necesidades del vehículo. Esto se podría conseguir con el catalizador que se describe en la patente¿, añade Hermenegildo García.

Referencia

Ventura-Espinosa, D., Carretero-Cerdán, A., Baya, M., García, H. and Mata, J. A. (2017), Catalytic Dehydrogenative Coupling of Hydrosilanes with Alcohols for the Production of Hydrogen On-demand: Application of a Silane/Alcohol Pair as a Liquid Organic Hydrogen Carrier. Chem. Eur. J.. doi:10.1002/chem.201700243