Acerca del hidrógeno

Acerca del hidrógeno

El hidrógeno tiene un papel extraordinariamente importante en los planes de lucha contra el cambio climático. Es necesario disponer de hidrógeno para transformar el CO2 en productos de interés industrial,  y como reservorio de energía fácilmente transformable en electricidad mediante pilas de combustible. Esta tecnología está ya muy extendida, hay coches, camiones y barcos que usan hidrógeno en pilas de combustible, incluso drones.

Por esa razón, aunque la industria petroquímica vaya perdiendo importancia en el futuro, no es previsible que las necesidades de hidrógeno en la industria disminuyan de la misma forma. El problema, sin embargo, es que en la actualidad el 48% del hidrógeno que se consume proviene del reformado del metano,

CH4 + H2O → CO + 3 H2

y un 18% de la gasificación de carbón,

C + H2O → CO + H2

Ambos procesos son endotérmicos, y la enegía necesaria se obtiene quemando carbón o metano, lo que aumenta las emisiones de CO2. Y en ambos procesos el CO resultante se puede transformar en más hidrógeno desplazando el equilibrio:

CO + H2O → CO2 + H2

Naturalmente el hidrógeno se puede obtener también de la electrolisis del agua. Sin embargo este proceso consume mucha energía, lo que a día de hoy es mucho más caro que emitir CO2. Además la electrolisis tiene algunas dificultades graves. En primer lugar, la descarga de oxígeno es lenta, ya que implica el acoplamiento de radicales, y cuando su espín es antiparalelo la cinética está mecanocuánticamente prohibida, lo que limita la velocidad de descarga. Además, el sobrepotencial de la mayor parte de los electrodos hace que, en casi todoslos sistemas sea necesario usar electrodos de platino. El uso masivo de esta tecnología está limitado por las reservas mundiales de platino, muy escasas.

Una idea interesante es usar electrodos fotoquímicamente activos que permitan transformar, en el medio de reacción, la energía lumínica en una diferencia de potencial.

Una posible alternativa, es acoplar la electrolisis a la generación fotovoltaica de electricidad. Recientemente ha aparecido una excelente revisión sobre estas dos tecnologías (ver DOI: 10.1039/c8cs00699g).

También se está trabajando en el uso de materiales alternativos para sustituir los electrodos de platino, por ejemplo, usando nanopartículas alojadas en nanofibras de carbono, como María Giménez-López demostró en este artículo. El problema del emparejamiento de spin lo abordó el grupo de Galán Mascarós en un trabajo reciente.


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