Opinión

El camino verde hacia las energías sustentables

La compresión electroquímica de hidrógeno como vehículo

la ciencia en el país

Sistema purificador y compresor electroquímico de gas Hidrógeno

Sistema purificador y compresor electroquímico de gas Hidrógeno

En la actualidad, la población de México está apostándole a las energías verdes, cada día es más natural observar la presencia de paneles fotovoltaicos en los hogares de las y los mexicanos, así como también de otras tecnologías amigables, como son los calentadores solares. En este sentido, es innegable que, en el mundo se está apostando por tecnologías renovables para reducir la “huella de carbono”, y evitar los efectos negativos, como el creciente deterioro de la capa de Ozono. La intermitencia en la producción de energía a través de tecnologías renovables (como paneles y aerogeneradores) obliga al almacenamiento de energía por vía química, como lo es a través de sistemas de baterías y capacitores. Sin embargo, una manera conveniente de almacenar dicha energía es a través de los sistemas denominados “potencia a gas”, de las cuales resalta la tecnología potencia a hidrógeno, que consiste en inyectar éste gas en la red de gas natural. Al hacerlo, el hidrógeno puede desplazar el gas natural, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero y la dependencia de combustibles con alto contenido de carbono. O bien, éste gas puede ser almacenado para posteriormente, producir energía eléctrica “verde” a través de sistemas energéticos denominados celdas y/o pilas de combustible.

El hidrógeno como vector energético es considerado una tecnología limpia, ya que, el subproducto principal durante la conversión de energía para producir electricidad es simplemente agua. De esta manera, en el mundo se han desarrollado estrategias para almacenar la energía excedente de sistemas renovables a través de la obtención de hidrógeno en estado gaseoso. Ahora bien, las tecnologías para llevar a cabo estos procesos son frecuentemente a través del rompimiento de la molécula de agua (H2O) para generar Oxígeno (O2) e Hidrógeno (H2) gaseosos. La gran problemática de estos sistemas es la producción de Hidrógeno a presión atmosférica. 

Como es posible observar en nuestras casas, para el correcto aprovechamiento de un gas (por ejemplo, el gas LP usado en nuestras cocinas), este debe estar presurizado y almacenado en un tanque. La desventaja principal de almacenar en tanque es el carácter finito, es decir, cuando se agota el gas, se requiere rellenarlo nuevamente con gas presurizado. En este sentido, en el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (CIDETEQ), se está trabajando con sistemas de compresión de gas Hidrógeno a través de tecnologías electroquímicas (involucrando energía eléctrica para que ocurran reacciones químicas) que permiten estar continuamente presurizando gas Hidrógeno para su posterior empleo como vector energético en un gran número de aplicaciones.

Los doctores Walter Noé Velázquez Arjona, Abraham Ulises Chávez Ramírez y Luis Gerardo Arriaga Hurtado han desarrollado, a través de financiamiento de la Secretaría de Energía (SENER) y el CONACYT (Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología) y, en colaboración bilateral con el Reino Unido a través del fondo “Innovate UK”, un prototipo de compresor electroquímico de gas Hidrógeno (Figura). Este prototipo funciona a través de la aplicación de un voltaje eléctrico bajo (alrededor de 0.7V) el cual descompone moléculas de gas Hidrógeno encontradas a presión atmosférica (como, por ejemplo, aquel gas hidrógeno obtenido como desecho en plantas cloro-álcali) para posteriormente volverlas a formar en un compartimento cerrado (a través de reacciones electroquímicas de oxidación y reducción de hidrógeno), permitiendo su constante compresión. El compresor electroquímico puede alcanzar 50 atmósferas de presión en unos minutos, equivalente a una columna de agua a la altura del Empire State. Además, con una pureza del 99.999 % ¡Una vez presurizado, el gas está listo para ser utilizado!

Los investigadores del CIDETEQ fueron más allá de la compresión del gas hidrógeno y, a través de la colaboración con la industria, lograron que, este sistema, permitiera recuperar, purificar y comprimir el gas Hidrógeno resultante de plantas de Cloro-sosa (Figura 2). Por su aporte innovador, éste proyecto fue finalista en el premio Newton 2018, que otorga el Fondo Newton del Reino Unido.