1. Ciclos termoquímicos:
* Temperatura: Estos ciclos implican una serie de reacciones químicas a altas temperaturas (típicamente por encima de 800 ° C) para dividir el agua.
* Separación: Las diferentes reacciones químicas producen hidrógeno y oxígeno como productos separados.
* Cómo funciona: Estos ciclos explotan las propiedades químicas de varios materiales, como los óxidos metálicos, para descomponer el agua a través de una serie de reacciones.
* Ejemplo: El ciclo de azufre-yodo, uno de los ciclos termoquímicos más prometedores, implica una serie de reacciones que usan dióxido de azufre, yodo y agua para generar hidrógeno y oxígeno.
2. División de agua fotoelectroquímica:
* Temperatura: Este método utiliza la luz solar para impulsar la división del agua.
* Separación: La célula fotoelectroquímica utiliza un material semiconductor para separar el hidrógeno y el oxígeno producidos.
* Cómo funciona: Cuando la luz golpea el material semiconductor, los electrones se excitan y se usan para catalizar la reacción de división del agua. El proceso ocurre en la interfaz del semiconductor y la solución electrolítica.
* desafío: La eficiencia de la división fotoelectroquímica del agua sigue siendo relativamente baja en comparación con otros métodos.
3. División de agua asistida por plasma:
* Temperatura: El plasma es un gas ionizado de alta energía que se puede generar a temperaturas que varían de 10,000 a 100,000 ° C.
* Separación: Los procesos plasmáticos pueden crear una alta concentración de electrones e iones, promoviendo la separación de hidrógeno y oxígeno.
* Cómo funciona: El plasma actúa como un catalizador para dividir la molécula de agua en sus elementos constituyentes.
* desafío: Este método aún está en desarrollo, y la energía requerida para crear y mantener el plasma puede ser significativa.
4. Reacción de cambio de gas de agua de alta temperatura:
* Temperatura: Esta reacción generalmente ocurre a alrededor de 800-1000 ° C.
* Separación: Este proceso no divide directamente el agua en hidrógeno y oxígeno, sino que genera una mezcla de hidrógeno y dióxido de carbono. El hidrógeno se puede separar a través de diversas técnicas como la adsorción de oscilación de presión.
* Cómo funciona: Una mezcla de vapor y monóxido de carbono reacciona en presencia de un catalizador para producir dióxido de carbono e hidrógeno.
* desafío: Este método requiere una fuente externa de monóxido de carbono.
Mantener separados el hidrógeno y el oxígeno:
La principal preocupación por separar el hidrógeno y el oxígeno es la seguridad. Una mezcla de estos gases puede ser altamente explosivo. Por lo tanto, mantenerlos separados es crucial.
Aquí hay algunas técnicas de separación comunes:
* Separación de membrana: Las membranas específicas pueden permitir que pase el hidrógeno selectivamente mientras bloquea el oxígeno.
* Adsorción de oscilación de presión: Diferentes materiales tienen diferentes afinidades para el hidrógeno y el oxígeno. Utilizando esto, las técnicas de adsorción de swing de presión pueden separar los gases.
* Separación criogénica: Debido a sus diferentes puntos de ebullición, el hidrógeno y el oxígeno pueden separarse a través de la destilación criogénica.
* Separación física: El uso de barreras como diafragmas o materiales porosos puede mantener el hidrógeno y el oxígeno separados físicamente durante su producción.
Conclusión:
Si bien la electrólisis sigue siendo el método más común para agrietarse el agua, otras técnicas ofrecen alternativas potenciales. Sin embargo, muchos de estos métodos enfrentan desafíos en términos de eficiencia, costo y desarrollo tecnológico. Se necesita más investigación para hacerlos más viables para la producción de hidrógeno a gran escala.
