El hidrógeno industrial está más cerca de producirse de manera más eficiente, gracias a los hallazgos descritos en un nuevo artículo publicado por investigadores del Laboratorio Nacional de Idaho. En el papel, El Dr. Dong Ding y sus colegas detallaron los avances en la producción de hidrógeno, que se utiliza en la refinación de petróleo, fabricación de petroquímicos y como combustible ecológico para el transporte.

Los investigadores demostraron la producción de hidrógeno electroquímico de alto rendimiento a una temperatura más baja de lo que había sido posible antes. Esto se debió a un avance clave:un electrodo de vapor de cerámica que se autoensambla a partir de una estera tejida.

"Inventamos un electrodo de vapor autoensamblado en 3D que puede ser escalable, "dijo Ding." La porosidad ultra alta y la estructura 3-D pueden hacer que la transferencia de masa / carga sea mucho mejor, así que el rendimiento fue mejor ".

En un artículo publicado por la revista Ciencia avanzada , los investigadores informaron sobre el diseño, Fabricación y caracterización de celdas de electrólisis de óxidos sólidos conductores de protones (P-SOEC) altamente eficientes con un novedoso electrodo de vapor autoensamblado en 3D. Las celdas funcionaron por debajo de 600 ^o C. Produjeron hidrógeno a una tasa alta y sostenida continuamente durante días durante las pruebas.

El hidrógeno es un combustible ecológico en parte porque cuando se quema, el resultado es agua. Sin embargo, no existen fuentes naturales adecuadas y convenientes para el hidrógeno puro. Hoy dia, el hidrógeno se obtiene reformando con vapor (o "craqueo") los hidrocarburos, como el gas natural. Este proceso, aunque, requiere combustibles fósiles y crea subproductos de carbono, lo que la hace menos adecuada para la producción sostenible.

Electrólisis de vapor, por el contrario, solo necesita agua y electricidad para dividir las moléculas de agua, generando así hidrógeno y oxígeno. La electricidad puede provenir de cualquier fuente, incluido el viento, solar, fuentes nucleares y otras fuentes libres de emisiones. Ser capaz de hacer la electrólisis de manera eficiente a la temperatura más baja posible minimiza la energía necesaria.

Un P-SOEC tiene un electrodo de vapor poroso, un electrodo de hidrógeno y un electrolito conductor de protones. Cuando se aplica voltaje, el vapor viaja a través del electrodo de vapor poroso y se convierte en oxígeno e hidrógeno en el límite del electrolito. Debido a los diferentes cargos, los dos gases se separan y se recogen en sus respectivos electrodos.

Entonces, la construcción del electrodo de vapor poroso es crítica, razón por la cual los investigadores utilizaron una forma innovadora de hacerlo. Comenzaron con una plantilla textil tejida, ponerlo en una solución precursora que contenga los elementos que querían usar, y luego lo horneamos para quitar la tela y dejar atrás la cerámica. El resultado fue una versión cerámica del tejido original.

Colocaron el tejido cerámico en el electrodo y notaron que en funcionamiento, la formación de puentes se produjo entre las hebras. Esto debería mejorar la transferencia de masa y carga y la estabilidad del electrodo, según el Dr. Wei Wu, el principal contribuyente a este trabajo.

El electrodo y el uso de conducción de protones permitieron una alta producción de hidrógeno por debajo de 600 ^o C. Eso es cientos de grados más frío que el caso con los métodos convencionales de electrólisis de vapor de alta temperatura. La temperatura más baja hace que el proceso de producción de hidrógeno sea más duradero, y también requiere menos costosos, Materiales resistentes al calor en la celda de electrólisis.

Aunque el hidrógeno ya se utiliza para propulsar vehículos, para almacenamiento de energía y como energía portátil, este enfoque podría ofrecer una alternativa más eficiente para la producción de alto volumen.