La luz del sol también sirve para producir hidrógeno verde aplicándolo directamente en el agua contenida en células fotoelectroquímicas (PEC). Se trata de un sistema conocido como enfoque directo, ensayado múltiples veces pero que, hasta la fecha, no era energéticamente competitivo. Ahora, la situación ha cambiado y eso abre un camino inexplorado que podría abaratar unas tecnologías, las de la producción de hidrógeno que precisan de mayor eficiencia. Lo ha logrado un equipo de investigación del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) que está desarrollando fotoelectrodos que convierten la luz solar en energía eléctrica, son estables en agua y dividen el agua en hidrógeno por catálisis.
Nuevo equilibrio
El cambio se produce tras decidirse emplear, in situ y en tales células, parte del hidrógeno para generar una reacción de hidrogenación catalítica que da como resultado la coproducción de productos químicos utilizados en las industrias química y farmacéutica. El tiempo de recuperación de la energía de la producción fotoelectroquímica de hidrógeno “verde” se puede así reducir drásticamente, según muestra el estudio. El hidrógeno se puede producir actualmente por electrólisis del agua y mediante la energía que aportan células solares o sistemas eólicos. Si la energía procede de fuentes no renovables, el hidrógeno generado no se considera verde.
La experiencia en curso
En el Instituto HZB para Combustibles Solares se trabaja ya en fotoelectrodos que convierten la luz solar en energía eléctrica, son estables en soluciones acuosas y catalíticamente promueven la división del agua. Las mejores celdas PEC basadas en absorbentes de óxidos metálicos estables y de bajo costo ya alcanzan eficiencias cercanas al 10%. Hasta ahora, los análisis tecnoeconómicos (TEA) y las evaluaciones de energía neta (NEA) han demostrado que el enfoque PEC aún no es competitivo para la implementación a gran escala. El hidrógeno de los sistemas PEC hoy cuesta alrededor de 10 USD/kg, aproximadamente 6 veces más que el hidrógeno del reformado con vapor de metano fósil (1,5 USD/kg). Además, se estima que la demanda de energía acumulada para la división del agua de PEC es de 4 a 20 veces mayor que la de la producción de hidrógeno con turbinas eólicas y electrolizadores.