Los investigadores de la Northwestern University han desarrollado una herramienta Método ecológico para convertir amoniaco en hidrógeno. Esbozado en una publicación reciente en la revista. Joule , la nueva técnica es un gran paso adelante para permitir una contaminación cero, economía impulsada por hidrógeno.

La idea de usar amoníaco como portador para la entrega de hidrógeno ha ganado fuerza en los últimos años porque el amoníaco es mucho más fácil de licuar que el hidrógeno y, por lo tanto, es mucho más fácil de almacenar y transportar. El avance tecnológico de Northwestern supera varias barreras existentes para la producción de hidrógeno limpio a partir de amoníaco.

"La pesadilla de las pilas de combustible de hidrógeno ha sido la falta de infraestructura de distribución, "dijo Sossina Haile, autor principal del estudio. "Es difícil y caro transportar hidrógeno, pero ya existe un extenso sistema de suministro de amoníaco. Hay oleoductos para ello. Entregamos gran cantidad de amoníaco en todo el mundo como fertilizante. Si nos das amoniaco, los sistemas electroquímicos que desarrollamos pueden convertir ese amoníaco en una pila de combustible lista, limpiar el hidrógeno en el lugar a cualquier escala ".

Haile es profesor Walter P. Murphy de ciencia e ingeniería de materiales en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern con nombramientos adicionales en física y química aplicadas. También es codirectora del Instituto Universitario de Sostenibilidad y Energía en Northwestern.

En el estudio, Haile y su equipo de investigación informan que pueden realizar la conversión de amoníaco en hidrógeno utilizando electricidad renovable en lugar de energía térmica de combustibles fósiles porque el proceso funciona a temperaturas mucho más bajas que los métodos tradicionales (250 grados Celsius en lugar de 500 a 600 grados Celsius). Celsius). Segundo, La nueva técnica genera hidrógeno puro que no necesita separarse del amoníaco u otros productos sin reaccionar. Tercera, el proceso es eficiente porque toda la corriente eléctrica suministrada al dispositivo produce directamente hidrógeno, sin pérdida de reacciones parasitarias. Como ventaja añadida, porque el hidrógeno producido es puro, se puede presurizar directamente para un almacenamiento de alta densidad simplemente aumentando la potencia eléctrica.

Para lograr la conversión, los investigadores construyeron una celda electroquímica única con una membrana conductora de protones y la integraron con un catalizador de división de amoníaco.

"El amoníaco se encuentra primero con el catalizador que lo divide en nitrógeno e hidrógeno, "Haile dijo." Ese hidrógeno se convierte inmediatamente en protones, que luego son impulsados ​​eléctricamente a través de la membrana conductora de protones en nuestra celda electroquímica. Al extraer continuamente el hidrógeno, impulsamos la reacción para que llegue más lejos de lo que sería de otra manera. Esto se conoce como el principio de Le Chatelier. Al eliminar uno de los productos de la reacción de división del amoníaco, a saber, el hidrógeno, impulsamos la reacción hacia adelante, más allá de lo que el catalizador separador de amoniaco puede hacer solo ".

El hidrógeno generado a partir de la división del amoníaco se puede utilizar en una pila de combustible. Como baterías Las pilas de combustible producen energía eléctrica al convertir la energía producida por reacciones químicas. A diferencia de las baterías, las pilas de combustible pueden producir electricidad siempre que se suministre combustible, nunca perdiendo su carga. El hidrógeno es un combustible limpio que, cuando se consume en una pila de combustible, produce agua como su único subproducto. Esto contrasta con los combustibles fósiles, que producen gases de efecto invernadero que cambian el clima, como el dióxido de carbono, metano y óxido nitroso.

Haile predice que la nueva tecnología podría ser especialmente transformadora en el sector del transporte. En 2018, el movimiento de personas y mercancías en automóviles, camiones trenes buques, los aviones y otros vehículos representaron el 28% de las emisiones de gases de efecto invernadero en los EE. UU., más que cualquier otro sector económico según la Agencia de Protección Ambiental.

"Los vehículos que funcionan con baterías son geniales, pero ciertamente hay una cuestión de alcance y suministro de material, "Haile dijo." Convertir amoníaco en hidrógeno en el lugar y de forma distribuida le permitiría conducir hasta una estación de servicio y obtener hidrógeno presurizado para su automóvil. También hay un interés creciente por las pilas de combustible de hidrógeno para la industria de la aviación porque las baterías son muy pesadas ".

Haile y su equipo han logrado importantes avances en el área de las pilas de combustible a lo largo de los años. Como siguiente paso en su trabajo, están explorando nuevos métodos para producir amoniaco de forma respetuosa con el medio ambiente.