El desarrollo de la energía del hidrógeno desempeña un papel vital en la transición energética de China.
Sin embargo, un importante obstáculo dificulta su adopción generalizada: si bien disponemos de abundante «hidrógeno crudo» fácilmente disponible, resulta difícil purificarlo y almacenarlo de forma eficiente y rentable. Recientemente, Nature Energy publicó en línea un artículo de investigación del profesor Martin, de la Facultad de Química e Ingeniería Molecular de la Universidad de Pekín, en colaboración con el joven investigador Zhu Yifeng y el equipo del profesor Bao Xinhe, de la Universidad de Fudan. El artículo, titulado «Un ciclo catalítico que permite la separación, el almacenamiento y el transporte del hidrógeno crudo «, informa sobre un avance significativo en la investigación de la energía del hidrógeno.
Esta investigación aborda los principales desafíos de la separación, purificación, almacenamiento y transporte seguro y eficiente del hidrógeno en la actual cadena de suministro de energía del hidrógeno, proponiendo e implementando una novedosa estrategia de reciclaje catalítico. Aprovechando la conversión altamente eficiente y reversible de butirolactona a butanodiol, el equipo de investigación logró con éxito la separación y el almacenamiento químico eficientes, en un solo paso, del hidrógeno, tanto del hidrógeno industrial crudo como de los gases de escape con hidrógeno (gas de cola con hidrógeno de la producción industrial). Este avance proporciona una solución innovadora para abordar los obstáculos críticos en la utilización del hidrógeno durante la transición hacia una sociedad rica en energía.
Mediante el diseño y desarrollo de un catalizador a base de cobre con una estructura «inversa», lograron identificar y activar con precisión las moléculas de hidrógeno en el gas de hidrógeno crudo para su reacción, a la vez que suprimieron eficazmente la interferencia de las moléculas de impurezas comunes en la atmósfera. Esto les permitió convertir con éxito el hidrógeno del hidrógeno crudo directamente en butanodiol, una molécula orgánica líquida, y almacenarlo en ella. Cuando se necesita hidrógeno puro, una suave reacción de deshidrogenación catalítica dentro de este «portador de almacenamiento de hidrógeno líquido» es suficiente para liberar hidrógeno de alta pureza (completamente libre de impurezas como CO y CO₂ ) que cumple con los estrictos requisitos de aplicación.
Este logro atrajo rápidamente la atención y las críticas positivas de la comunidad académica internacional. La revista estadounidense Science presentó la investigación en su sección de noticias. El informe señalaba que, durante décadas, la industria ha promocionado el potencial del hidrógeno como combustible verde. Si bien el uso de energías renovables para separar el agua en hidrógeno y oxígeno permite producir hidrógeno de forma limpia, el proceso sigue siendo prohibitivamente caro. Actualmente, casi la totalidad de los aproximadamente 100 millones de toneladas de hidrógeno que se producen anualmente provienen de combustibles fósiles. Debido a los altos costos de almacenamiento y transporte, la mayor parte de este hidrógeno se consume localmente cerca de las plantas de producción. El estudio propone que la tecnología de almacenamiento de hidrógeno líquido orgánico podría abordar eficazmente estos desafíos de almacenamiento y transporte. Más importante aún, el catalizador económico desarrollado tiene el potencial de aumentar significativamente el acceso global a combustibles verdes de alto costo, lo que representa un nuevo avance para el desarrollo de la industria energética del hidrógeno. El profesor Peter Wasserscheid, destacado experto internacional en almacenamiento de hidrógeno, cofundador de Hydrogenious y de la Universidad de Erlangen-Núremberg, comentó: «Este logro es un avance significativo que allana el camino para reducir significativamente el costo de la producción de hidrógeno». El Dr. Rajeev Assary, experto en almacenamiento de hidrógeno del Laboratorio Nacional de Argonne, también señaló que la tecnología tiene un enorme potencial de escalabilidad. Nature Energy también publicó un informe especial en News & Views durante el mismo período.
Controlar con precisión el rendimiento catalítico y los procesos de reacción para lograr la separación y el almacenamiento integrados de hidrógeno crudo.
Los autores correspondientes del artículo son Zhu Yifeng y Martin. Esta investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Beijing Key Fund, el Premio de Exploración Científica de la Fundación Tencent, el Programa de Investigadores Clave y el Centro Nacional de Investigación de Ciencias Moleculares de Beijing.
Universidad de Pekín News. Traducido al español
