Dissenyen un nou material ceràmic per a la separació i obtenció d'hidrogen

Un equip d'investigadors de l'Institut de Tecnologia Química (ITQ), centre mixt del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Politècnica de València, ha dissenyat un nou material ceràmic compost per membranes per a la separació i obtenció d'hidrogen d'alta puresa. El seu treball ha sigut publicat en la revista Scientific Reports, del grup Nature, i obri una via de gran interès per a l'emmagatzematge d'aquest combustible, el més net i de major potencial en el sector energètic mundial. Juntament amb els investigadors del ITQ han participat també científics del Forschungszentrum Jülich d'Alemanya.

Algunes de les principals aplicacions de l'hidrogen són en cel·les de combustible o en centrals tèrmiques de generació d'energia, on els únics residus són H2O i CO2, la qual cosa permet la captura directa d'aquest últim compost. Altres aplicacions es basen en l'extracció de H2 pur de mescles gasoses per a la seua reacció directa en diversos processos químics o simplement per al seu emmagatzematge.

Segons apunta María Balaguer, investigadora del CSIC en l'Institut de Tecnologia Química, 'en les últimes dècades ha augmentat l'interès en les tecnologies de l'hidrogen aplicades al transport. L'activitat industrial en aquest camp s'enfoca principalment a la producció d'energia elèctrica o al desenvolupament de vehicles impulsats per hidrogen mitjançant cel·les de combustible. Algunes multinacionals estan desenvolupant aquestes tecnologies, com ocorre amb CoorsTek Membrane Sciences a EEUU i Noruega; Rolls-Royce Fuel Cell Systems a EEUU i Regne Unit; Toyota i Honda a Japó o Doosan a Corea del Sud '.

A escala industrial, la major part de l'hidrogen es produeix actualment mitjançant el reformat amb vapor de gas natural, dut a terme en grans reactors multi-tubulars de llit fix. L'alt nombre d'etapes del procés disminueix l'eficiència del sistema i fa que l'escalat siga econòmicament ineficient. Entre les diferents tecnologies relacionades amb la producció, separació i purificació de H2, l'ús de membranes apareix com una alternativa prometedora per a la substitució d'aquests sistemes convencionals d'alt consum energètic.

Actualment, els materials de mitja i alta temperatura per a la separació de H2 estan basats en aliatges de pal·ladi. No obstant açò, a més del seu alt cost, el metall no és estable a llarg termini. Una alternativa als metalls són els òxids ceràmics complexos. Tenen l'avantatge de ser 100 % selectius al H2. Tal com apunta María Balaguer, 'aquestes ceràmiques són capaces de transportar protons operant a temperatures entre 600 i 750 ºC, per la qual cosa poden ser integrades en plantes tèrmiques de generació d'energia o en processos químics industrials, on permeten la captura de CO2 per a la seua posterior utilització o emmagatzematge '.

Fins avui, les membranes existents o bé no eren estables en les condicions d'operació, o bé el rendiment de la separació d'hidrogen era massa baix per a introduir-les en processos industrials. La combinació de materials proposta pels investigadors del ITQ significa un pas avant en aquest sector. 'Podria resoldre les actuals dificultats per a fer viable l'ús d'aquestes membranes denses en processos industrials i de generació d'energia ', conclou María Balaguer.