Un equipo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) presentó un innovador sistema de reactor, que recuerda a un tren, y que depende exclusivamente de la energía solar para producir hidrógeno mediante un proceso conocido como «hidrógeno termoquímico solar» (STCH).
Este método aprovecha el calor del sol para dividir directamente el agua, lo que da lugar a una fuente de combustible limpia y ecológica para el transporte de larga distancia sin emisiones de gases de efecto invernadero (GEI).
Según el comunicado, los diseños actuales de STCH son ineficaces, ya que solo utilizan el 7% de la luz solar entrante, lo que se traduce en rendimientos bajos y costos elevados.
Sin embargo, el equipo de ingenieros del MIT prevé que su diseño capte un notable 40% de la energía térmica solar, lo que mejoraría significativamente la producción de hidrógeno, y podría hacer de la STCH una solución escalable y rentable para la descarbonización del transporte.
También te puede interesar: Equipo del MIT busca transformar el transporte de larga distancia con tecnología de hidrógeno
Sistema innovador
El sistema propuesto, parecido a otros diseños conceptuales, se integra a la perfección con fuentes de calor solar ya establecidas, como las plantas solares concentradas (CSP), caracterizadas por un conjunto de espejos que dirigen la luz solar hacia una torre central.
El núcleo del sistema STCH es una reacción termoquímica en dos fases:
- Primero, el vapor de agua interactúa con un metal, lo que provoca la extracción del oxígeno del vapor y deja tras de sí hidrógeno puro, en un proceso de «oxidación» que se asemeja a la del hierro en el agua, pero más rápido;
- Segundo, tras aislar el hidrógeno, el metal oxidado se somete a un proceso de recalentamiento en el vacío, que invierte el proceso de oxidación y rejuvenece el metal;
- Desprovisto de oxígeno, el metal se enfría y vuelve a unirse al vapor, lo que facilita la producción continua de hidrógeno, que puede repetirse numerosas veces.
El sistema optimiza este proceso con una pista circular que alberga reactores rectangulares que rodean una fuente térmica solar, de forma muy parecida a una torre CSP.
Cada reactor está dedicado al proceso redox del metal, y estos reactores experimentan altas temperaturas bajo la luz solar directa, alcanzando hasta 1.500 grados Celsius, lo que les permite extraer oxígeno y reducir el metal.
Posteriormente, pasan a una estación de menor temperatura, en torno a los 1.000 grados Celsius, donde el vapor desencadena la producción de hidrógeno.
Este diseño elimina eficazmente la necesidad de bombas de alto consumo energético al emplear reactores de baja temperatura para extraer oxígeno e invertir la oxidación, garantizando un suministro continuo de hidrógeno y oxígeno.
Nuevas pruebas
A lo largo del próximo año, el equipo de ingenieros del MIT tiene previsto construir y probar un prototipo en las instalaciones de energía solar concentrada del Departamento de Energía, que constituye su principal fuente de financiación.
La idea es crear un sistema modular alojado en una estructura compacta en medio de un campo solar, con múltiples «trenes», cada uno de los cuales contendría unos 50 reactores.
Según el comunicado, la belleza de este diseño reside en su escalabilidad, que permite añadir reactores adicionales para aumentar la producción de hidrógeno.
«Intentamos alcanzar el objetivo del Departamento de Energía, que es fabricar hidrógeno ecológico para 2030, a un dólar el kilogramo. Para mejorar la economía, tenemos que mejorar la eficiencia y asegurarnos de que la mayor parte de la energía solar que recogemos se utiliza en la producción de hidrógeno»
Ahmed Ghoniem, catedrático del MIT y autor principal del estudio
Si deseas leer el comunicado, haz clic aquí
