Investigadores de la Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) han desarrollado un nuevo sistema de producción de hidrógeno que aborda las limitaciones de los métodos actuales de producción de hidrógeno verde. El sistema utiliza un proceso de división del agua con un electrólito soluble en agua para asegurar una producción estable de hidrógeno mientras se reduce el riesgo de incendio. Además, utiliza una batería de zinc-aire de alto rendimiento para producir hidrógeno de forma independiente.
Catalizador de alto rendimiento para producción de hidrógeno
El sistema de producción de hidrógeno basado en baterías de zinc-aire utiliza un catalizador duradero de alta actividad para tres reacciones clave a bajas temperaturas y con una implementación sencilla. Según los investigadores, este nuevo catalizador representa un «nuevo avance que puede superar las limitaciones de la producción actual de hidrógeno verde». El profesor Jeung Ku Kang, del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de KAIST, lo afirmó en un comunicado.
Reto de eficiencia del hidrógeno
El hidrógeno está ganando reconocimiento como un combustible limpio debido a su alta densidad de energía de 142 MJ/kg, tres veces mayor que la de los combustibles fósiles como la gasolina y el diésel. Sin embargo, los métodos tradicionales de producción de hidrógeno resultan en emisiones significativas de dióxido de carbono (CO₂).
La producción de hidrógeno verde a través de la división del agua utilizando fuentes de energía renovable como la solar y la eólica es más favorable para el medio ambiente, aunque estas fuentes frecuentemente tienen problemas de eficiencia debido a las variaciones de temperatura y clima.
Superando las limitaciones con una batería de zinc-aire
Se están investigando las celdas de aire como otras fuentes de alimentación que pueden proporcionar un voltaje de 1,23 V o más para la división del agua y así superar esta dificultad. Sin embargo, estas celdas de aire necesitan utilizar catalizadores de metales preciosos y la eficacia de estos materiales se degrada rápidamente durante la carga y descarga prolongadas.
El equipo de investigación sostiene que esta limitación destaca la necesidad de alternativas más confiables y accesibles en la búsqueda de una producción sostenible y eficaz de hidrógeno verde.
La batería de zinc-aire como método de generación de hidrógeno
Finalmente, G-SHELL utiliza una batería de zinc-aire recargable para alimentar un sistema de división del agua. Esta batería demuestra una gran eficiencia para múltiples reacciones, convirtiendo el aire en hidróxidos durante la descarga y produciendo oxígeno durante la carga.
El equipo de investigación verificó que el catalizador diseñado para la batería de aire tiene una densidad de energía de 797 Wh/kg, cinco veces mayor que la de las baterías actuales. Además, mantiene un funcionamiento estable a largo plazo con una alta potencia de salida de 275,8 mW/cm².
La batería de zinc-aire es considerada un método favorable para la generación de hidrógeno debido a su electrólito soluble en agua y a su resistencia al fuego. Según los investigadores, esta batería se puede utilizar como dispositivo de almacenamiento de energía de próxima generación en conjunto con un sistema de electrólisis del agua.