El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha presentado un diseño innovador que podría aprovechar hasta el 40% del calor solar para producir hidrógeno limpio. Este enfoque promete superar a los sistemas convencionales, dependientes de los combustibles fósiles.
Hidrógeno Solar: La promesa de un combustible más limpio
El equipo de ingenieros del MIT ha desarrollado un sistema similar a un tren de reactores movido exclusivamente por energía solar. Publicado en el Solar Energy Journal, este diseño conceptual busca producir “hidrógeno termoquímico solar”. Esencialmente, aprovecha el calor del sol para dividir el agua y generar hidrógeno. Esta es una fuente limpia de energía capaz de alimentar camiones, barcos y aviones sin emitir gases de efecto invernadero.
Aunque el hidrógeno se percibe como una fuente de energía limpia, actualmente se produce principalmente a través de procesos donde intervienen gas natural y otros combustibles fósiles. Como resultado, esta “energía verde” en realidad tiene una huella de carbono considerable. Sin embargo, el hidrógeno termoquímico solar ofrece una alternativa totalmente libre de emisiones. El problema hasta ahora ha sido la eficiencia: los diseños actuales de STCH sólo aprovechan el 7% de la luz solar incidente.
El sistema “Tren” del MIT
A diferencia de los sistemas convencionales, la propuesta del MIT estima que su diseño podría aprovechar hasta el 40% del calor solar para producir hidrógeno. Esta notable mejora en la eficiencia promete reducir los costes, convirtiendo al STCH en una opción asequible y escalable para descarbonizar la industria del transporte.
La clave de este sistema radica en su diseño único. Asemejándose a un tren de reactores con forma de cajas en un circuito, el sistema del MIT optimiza el proceso de oxidación-reducción (redox). Los reactores pasan por una estación caliente, donde se exponen a temperaturas de hasta 1.500 grados Celsius. Posteriormente, se mueven a una estación más fresca, donde producen hidrógeno al entrar en contacto con el vapor.
Superando desafíos técnicos
Las versiones anteriores del STCH enfrentaban dos desafíos principales: recuperar el calor liberado por los reactores y crear un vacío energéticamente eficiente para el proceso de «desoxidación». El diseño del MIT propone soluciones ingeniosas para ambos problemas.
Para maximizar la eficiencia térmica, los reactores en lados opuestos del circuito intercambian calor entre sí. Además, se introduce un segundo conjunto de reactores que circulan en dirección opuesta al primer «tren». Estos reactores adicionales, operando a temperaturas más bajas, se encargan de evacuar el oxígeno de los reactores internos, eliminando la necesidad de bombas de vacío que consumen mucha energía.
Tras realizar simulaciones detalladas, los investigadores del MIT encontraron que su diseño podría aumentar la eficiencia de la producción de hidrógeno termoquímico solar del 7% al 40%.
Hacia un futuro más verde
El equipo del MIT tiene planes de construir un prototipo del sistema para probarlo en instalaciones de energía solar concentrada en laboratorios del Departamento de Energía. Ahmed Ghoniem, autor principal del estudio y profesor en el MIT, señala la importancia de mejorar la eficiencia para alcanzar la meta del Departamento de Energía: producir hidrógeno verde a $1 por kilogramo para 2030.
“Si esto se puede realizar, podría cambiar drásticamente nuestro futuro energético”, dice Christopher Muhich, profesor de ingeniería química en la Universidad Estatal de Arizona.
Font, article de "Ecoinventos"
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