La plataforma solar flotant que produeix combustible d'hidrogen

Un "aparell de combustibles solars" flotant podria utilitzar l'energia solar un dia per dividir l'aigua marina i generar combustible d'hidrogen. Un equip de científics va descriure recentment el disseny de la nova plataforma a la revista International Journal of Hydrogen Energy.

Els científics des de fa temps que busquen maneres d'aprofitar la llum del sol per produir combustibles que es podrien ser útils quan el sol no brilla. Una estratègia té com a objectiu utilitzar l'energia solar generada per impulsar l'electròlisi de l'aigua: la divisió d'aigua (H2O) en hidrogen (H2) i oxigen (O2 ). L'hidrogen és un combustible net, la crema del qual genera només aigua com a producte secundari.
Quan els electrolitzadors comercials separen aigua, confien en les membranes per separar els gasos d'oxigen i d'hidrogen resultants, ja que les barreges d'aquests gasos són potencialment explosives. Però aquestes membranes són cares i propenses a la degradació i a falles.

D'altra banda, la producció de combustible d'hidrogen amb energia solar seria ideal per fer ús d'aigua marina barata i abundant. Però els electrolitzadors comercials requereixen d'aigua molt pura, ja que l'aigua marina conté impureses i microbis que poden destruir fàcilment les seves membranes.
Anteriorment, els científics havien intentat desenvolupar electrolitzadors que no requerien membranes. No obstant això, aquests electrolitzadors van utilitzar fluids electrolítics per separar hidrogen i l'oxigen que requerien bombes, pel que van afegir una capa de complexitat mecànica a aquests dispositius.
Aquesta de sota és una imatge del prototip PV-electrolitzador autònom flotant en un dipòsit de líquid d'àcid sulfúric. Les cèl·lules fotovoltaiques situades a la part superior de la mini-plataforma converteixen la llum en electricitat que s'utilitza per encendre l'electrolitzant sense membrana submergit a continuació. Les bombolles H2 generades es recullen a l'interior del dispositiu a mesura que floten cap amunt, mentre que les bombolles O2 es deixen anar a l'atmosfera.

Foto: Jack Davis

Ara els investigadors han desenvolupat el que diuen "és la primera demostració d'un dispositiu pràctic i flotant d'electròlisi impulsat per fotovoltaica que no té membrana ni està lliure de bombes", diu Daniel Esposito, enginyer químic de la Columbia University de Nova York que va ajudar a construir plataforma
Esposito i els seus col·legues consideren les plataformes dels seus electrolitzadors d'energia solar que floten sobre el mar per aprofitar l'abundant llum solar i l'aigua per generar combustible d'hidrogen. Aquestes "plataformes de combustible solar" recorden, en alguns aspectes, les plataformes marines aprofitades per recollir els combustibles fòssils avui dia, diuen. "Al voltant del 71 per cent de la superfície de la Terra està coberta per l'aigua. Per què no utilitzar part d'aquest espai per recollir energia?".

Quan un elèctrode de malla està carregat positivament, les bombolles d'oxigen es desenvolupen al costat recobert del catalitzador.
Els elèctrodes de malla es col·loquen cada un a l'angle diagonal de l'aigua. Quan les bombolles de gas augmenten prou, la flotabilitat de les bombolles els fa separar de la malla i floten cap amunt sense traves. Segons la disposició d'aquests elèctrodes, les bombolles d'hidrogen poden flotar en un conjunt de cambres, mentre que les bombolles d'oxigen poden flotar en una matriu separada que respira l'oxigen cap a l'atmosfera. La simplicitat del dispositiu suggereix que es requereixen relativament poques peces, que redueixen els costos de materials i muntatge.





En els experiments, l'electrolitzador flotant desenvolupat pels investigadors podria produir gas d'hidrogen amb una puresa tan alta com el 99 per cent. "Mitjançant l'ús d'aquests elèctrodes, podem aconseguir una electròlisi eficient amb puresa d'alt producte sense membrana i sense bomba".
El treball futur pot perfeccionar aquest disseny per un funcionament més eficaç en aigua de mar real. Per exemple, els investigadors proposen desenvolupar catalitzadors que no generen gasos tòxics de clor a partir d'ions clorats dissolts en aigua de mar. Els investigadors també planegen desenvolupar versions modulars del seu dispositiu adequades per a la seva implementació en plataformes a gran escala.

Font: IEEE spectrum