Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), Suiza, han construido un reactor solar a escala piloto que produce calor y oxígeno utilizables, además de generar hidrógeno con una eficiencia sin precedentes para su tamaño.
Una antena parabólica situada en el campus de la EPFL pasa fácilmente desapercibida, pero funciona como un árbol artificial, ya que concentra la radiación solar casi 1.000 veces, y cuenta con un reactor situado sobre ella que utiliza esa luz para convertir el agua en hidrógeno, oxígeno y proporcionar calor renovable.
«Se trata de la primera demostración a nivel de sistema de generación de hidrógeno solar. A diferencia de las típicas demostraciones a escala de laboratorio, incluye todos los dispositivos y componentes auxiliares, por lo que nos da una mejor idea de la eficiencia energética que se puede esperar una vez que se considera el sistema completo, y no solo el dispositivo en sí», indica Sophia Haussener, jefa del Laboratorio de Ciencias e Ingeniería de Energías Renovables (LRESE) de la Escuela de Ingeniería del EPFL.
«Con una potencia de salida de más de 2 kilovatios, hemos superado el techo de 1 kilovatio de nuestro reactor piloto, manteniendo al mismo tiempo una eficiencia récord para esta gran escala. La tasa de producción de hidrógeno alcanzada en este trabajo representa un paso realmente alentador hacia la realización comercial de esta tecnología,» añadió.
Según elcomunicado,la producción de hidrógeno a partir de agua utilizando energía solar se conoce como fotosíntesis artificial, pero el sistema LRESE es único por su capacidad de producir también calor y oxígeno a escala.
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Sobre la tecnología
Después de que la «parabólica» concentra los rayos solares, se bombea agua a su foco, donde se aloja un reactor fotoelectroquímico integrado. Dentro de este reactor, las células fotoelectroquímicas utilizan la energía solar para electrolizar, o dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.
También se genera calor, pero en lugar de liberarse como pérdida del sistema, este calor pasa a través de un intercambiador para que pueda aprovecharse, por ejemplo, para calentar el ambiente.
El sistema es apto para aplicaciones industriales, comerciales y residenciales. De hecho, SoHHytec SA, empresa derivada del LRESE, ya lo está implantando y comercializando.
La start-up de la EPFL colabora con una fábrica de metales suiza en la construcción de una planta de demostración de 100 kilovatios que producirá hidrógeno para los procesos de recocido de metales, oxígeno para los hospitales cercanos y calor para las necesidades de agua caliente de la fábrica.
Además de la producción primaria de hidrógeno y calor del sistema, también se recuperan y utilizan las moléculas de oxígeno liberadas por la reacción de fotoelectrólisis. «A menudo se considera que el oxígeno es un producto de desecho, pero en este caso también puede aprovecharse, por ejemplo para aplicaciones médicas», explica Haussener.
El trabajo se basa en la investigación preliminar que demuestra el concepto a escala de laboratorio, utilizando el simulador solar de alto flujo de LRESE, que se publicó en Nature Energy en 2019. Ahora, el equipo hapublicadoen la misma revista los resultados de su proceso a escala, eficiente y multiproducto en condiciones reales.
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