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El nuevo proceso reduce la temperatura necesaria para romper el amoniaco y permite obtener directamente una corriente de hidrógeno de alta pureza, lo que podría facilitar el uso de este compuesto como vector para transportar y almacenar hidrógeno.
Investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) han desarrollado un nuevo método electroquímico capaz de extraer hidrógeno de alta pureza a partir de amoniaco, un compuesto que puede actuar como vector para almacenar y transportar este gas. El sistema permite reducir tanto la temperatura como la energía necesarias para recuperar el hidrógeno y elimina la necesidad de una etapa posterior de purificación.
El trabajo, publicado en la revista Nature, aborda uno de los principales obstáculos asociados al empleo del amoniaco como portador de hidrógeno. Aunque el amoniaco puede almacenarse y transportarse con mayor facilidad que el hidrógeno gaseoso, su transformación posterior requiere habitualmente temperaturas superiores a 500 °C para alcanzar velocidades de reacción y conversiones elevadas. Además, el gas resultante contiene hidrógeno, nitrógeno y amoniaco sin reaccionar, por lo que es necesario incorporar procesos adicionales de separación y purificación.
La solución desarrollada por el equipo del MIT combina una membrana de separación basada en paladio con un electrodo generador de hidrógeno y un electrolito de hidróxido fundido. En primer lugar, un catalizador compuesto por rutenio y cesio favorece la deshidrogenación del amoniaco. Posteriormente, la membrana permite transportar selectivamente el hidrógeno, impidiendo el paso de los demás componentes de la mezcla.
El gradiente electroquímico generado a través de la membrana actúa como una fuerza impulsora para extraer el hidrógeno y concentrarlo. De esta forma, el proceso consigue producir una corriente de hidrógeno altamente concentrado y sin necesidad de una etapa independiente de purificación.
Uno de los principales avances del sistema es que permite realizar la extracción a temperaturas de aproximadamente 200-300 °C, muy por debajo de las requeridas habitualmente en el cracking convencional del amoniaco. La extracción continua del hidrógeno también contribuye a desplazar la reacción de deshidrogenación y permite recuperar el gas en condiciones más moderadas.
Los investigadores probaron además el método con metilciclohexano, perteneciente a la familia de los portadores orgánicos líquidos de hidrógeno (LOHC), lo que apunta a una posible aplicación más amplia de la tecnología a diferentes moléculas portadoras.
El interés industrial de la tecnología está relacionado con uno de los principales retos de la economía del hidrógeno: su almacenamiento y distribución. El hidrógeno gaseoso requiere compresión o licuefacción para su transporte, mientras que compuestos como el amoniaco pueden manejarse y trasladarse utilizando infraestructuras ya existentes.
El sistema desarrollado por el MIT podría permitir liberar el hidrógeno allí donde sea necesario, manteniendo las ventajas logísticas del transporte mediante un portador químico y reduciendo los requerimientos energéticos de la etapa de recuperación.
Entre las posibles aplicaciones señaladas por los investigadores figuran el suministro de hidrógeno para vehículos, autobuses y barcos, además de procesos industriales como la fabricación de semiconductores, donde se necesitan corrientes de hidrógeno de elevada pureza.
No obstante, la tecnología todavía se encuentra en fase de desarrollo. El equipo trabaja actualmente en reducir la cantidad de paladio necesaria para la membrana y aumentar la escala del proceso, dos aspectos determinantes para evaluar su futura viabilidad industrial.
Fuente: MIT News – Massachusetts Institute of Technology
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