Un equipo internacional de científicos, con la participación del Instituto de Tecnología Química (ITQ), ha logrado un avance significativo en la producción de hidrógeno mediante la implementación de un nuevo reactor electrificado. Este desarrollo, publicado en la prestigiosa revista Science, combina 36 membranas cerámicas protónicas en un generador escalable y modular, permitiendo la producción de hidrógeno a partir de electricidad y diversos combustibles con una pérdida de energía casi nula.
El hidrógeno, aunque es el elemento más abundante del planeta, no se encuentra en estado puro en la naturaleza y debe ser extraído de otros compuestos. Su producción se clasifica por colores que denotan la limpieza del proceso: el hidrógeno verde, producido mediante fuentes renovables, y el más común hidrógeno azul, extraído del gas natural. Este nuevo desarrollo promete mejorar la competitividad de ambos tipos de hidrógeno, con aplicaciones potenciales en el transporte terrestre y marítimo, así como en otros sectores industriales.
Los reactores utilizados en el estudio emplean energía eléctrica para extraer hidrógeno de moléculas como amoníaco, gas natural, biogás, entre otros, con una eficiencia energética superior al 90%. La producción ha sido escalada hasta aproximadamente medio kilo de hidrógeno presurizado diario, con una pureza elevada y uso eficiente de energía.
El ITQ ha logrado operar esta tecnología a 150 bares de presión, un logro destacado del estudio. Además, el dióxido de carbono generado durante el proceso no se libera a la atmósfera, sino que se convierte en una corriente presurizada para su licuación y transporte, facilitando su almacenamiento o reutilización, lo que contribuye a la descarbonización.
Por primera vez, se ha demostrado que la tecnología cerámica protónica puede ser aplicada para crear dispositivos escalables de hidrógeno, abriendo el camino hacia la fabricación industrial en masa. A diferencia de otras fuentes de energía limpias como la solar o eólica, el hidrógeno presenta la ventaja de poder ser almacenado y distribuido de manera eficiente.
Según Sonia Remiro Buenamañana, investigadora del ITQ, este sistema ofrece una solución al problema de la intermitencia de las fuentes renovables al almacenar energía en moléculas de alta densidad energética. Además del ITQ, la investigación ha contado con la colaboración de la Universidad de Oslo, el centro SINTEF en Noruega y el departamento de investigación CoorsTek Membrane Sciences de la empresa CoorsTek.
La eficiencia energética es fundamental para el futuro del hidrógeno, asegura Irene Yuste, ingeniera química y autora del estudio. José Manuel Serra, coautor y profesor de investigación del CSIC en el ITQ, destaca que con las membranas cerámicas protónicas es posible combinar diferentes etapas de la producción de hidrógeno en una sola, manteniendo un proceso térmicamente equilibrado y minimizando la pérdida de energía.
Estas membranas operan a temperaturas de entre 400 y 800 grados centígrados, permitiendo descomponer el hidrógeno en protones y electrones, y facilitar el paso de los protones a través de un electrolito cerámico sólido. María I. Valls Esteve, investigadora del ITQ, resalta que se han estudiado a fondo las velocidades y mecanismos de las reacciones que ocurren para optimizar las condiciones operativas de estos sistemas.
El proyecto ha contado con el respaldo de grandes compañías energéticas como Shell, ExxonMobil, TotalEnergies, Equinor, ENGIE y Saudi Aramco, además del apoyo de Gassnova y el Consejo de Investigación de Noruega. La estrategia de open innovation aplicada busca generar conocimiento libre y acelerar la madurez de esta innovadora tecnología. El próximo paso será instalar un prototipo de generador de hidrógeno en las instalaciones de Saudi Aramco en Dhahran, Arabia Saudí.
