Innovadora tecnología permite producir hidrógeno verde del agua de mar con energía solar

El hidrógeno verde, generado mediante electrólisis impulsada por fuentes renovables, se ha presentado como una solución crucial para descarbonizar sectores de difícil electrificación, y en el agua de mar podemos encontrar la clave.

Sin embargo, su principal limitación ha sido la enorme demanda de agua dulce: se requieren al menos nueve litros de agua purificada para obtener un solo kilogramo de hidrógeno. Este requisito se convierte en un obstáculo significativo en un contexto donde más de 4.000 millones de personas sufren escasez de agua en diversas regiones del mundo.

Mirando hacia el agua de mar: un recurso vasto pero complejo

Con más del 70 % de la superficie de la Tierra cubierta por océanos, el agua de mar representa una fuente virtualmente inagotable.

Sin embargo, su utilización directa en procesos de electrólisis ha sido un desafío, ya que las sales, microorganismos y otros contaminantes del agua marina dañan los electrodos, reducen la eficiencia del proceso y aumentan los costos de mantenimiento.

Innovación pionera: producción de hidrógeno solar directamente del mar

Un equipo internacional compuesto por científicos del MIT, Cornell, Johns Hopkins y Michigan State University ha desarrollado una solución revolucionaria. Han creado un dispositivo que combina la destilación solar y la electrólisis en un solo sistema, permitiendo producir hidrógeno verde directamente a partir de agua de mar sin necesidad de purificación previa. Este innovador sistema, denominado HSD-WE (Hybrid Solar Distillation–Water Electrolysis), ha logrado una eficiencia solar-a-hidrógeno (STH) del 12,6 %, una de las cifras más altas jamás registradas utilizando agua sin tratar.

El HSD-WE opera mediante un mecanismo que aprovecha al máximo el espectro solar:

• Captura de energía solar doble: El panel fotovoltaico convierte la luz solar en electricidad para el proceso de electrólisis, mientras que el calor residual se utiliza para evaporar el agua de mar mediante un evaporador térmico.
• Purificación pasiva: Gracias a un sistema de mechas capilares y flujo sifónico pasivo, el agua se evapora de manera controlada, evitando la acumulación de sal en el sistema y extendiendo su vida útil.
• Condensación eficiente: El vapor de agua destilada se condensa directamente sobre el ánodo del electrolizador, elevando su temperatura y aumentando la eficiencia del proceso de producción de hidrógeno.
• Producción simultánea: Además de hidrógeno, el dispositivo genera agua potable. Los datos experimentales muestran una producción de hasta 35,9 litros de hidrógeno seco y 1,2 litros de agua destilada por metro cuadrado por hora.

El prototipo fue sometido a ensayos tanto en laboratorio como en exteriores, en el campus del MIT. Los resultados fueron alentadores: incluso bajo condiciones de nubosidad parcial, se mantuvo una eficiencia promedio del 12,3 % y se recolectaron más de 655 mililitros de hidrógeno en seis horas de operación, utilizando únicamente energía solar y agua de mar.

Implicaciones económicas: hidrógeno más barato

Más allá del éxito técnico, el equipo llevó a cabo un análisis tecnoeconómico exhaustivo. En comparación con los métodos actuales, que dependen de agua purificada y electricidad de la red, el HSD-WE podría reducir drásticamente los costos de producción de hidrógeno:

• En tres años, el costo por kilogramo de hidrógeno podría bajar a 5 dólares.
• En quince años, se estima que el costo podría reducirse a solo 1 dólar por kilogramo, rompiendo la barrera económica que actualmente limita la adopción masiva del hidrógeno verde.

Simulaciones basadas en datos de irradiancia solar sugieren que cada metro cuadrado equipado con un sistema HSD-WE podría producir anualmente 233 kWh, equivalentes a 5,91 kilogramos de hidrógeno. De manera sorprendente, cubrir apenas el 0,06 % de la superficie terrestre con estos dispositivos sería suficiente para abastecer toda la demanda mundial proyectada de hidrógeno verde para 2050, estimada en 4.500 millones de toneladas métricas.

Un paso hacia un futuro energético más justo

Esta innovadora tecnología que utiliza el agua de mar no solo promete hidrógeno verde accesible, sino también agua potable como subproducto, atendiendo simultáneamente dos necesidades humanas críticas.

Como concluyen los investigadores, el HSD-WE representa "un camino realista hacia un futuro energético más limpio, justo y resiliente", abriendo nuevas posibilidades para una transición energética verdaderamente sostenible.