Investigadores españoles dan a conocer un nuevo método para una producción eficiente, almacenamiento y transporte seguro de este gas, un fuerte candidato a reemplazar los combustibles fósiles.

Un grupo de investigadores de la Universitat Jaume I (UJI), la Universidad de Zaragoza y el Instituto de Tecnología Química (Universitat Politècnica de València-CSIC), coordinados por el profesor José Antonio Mata han desarrollado y patentado un nuevo procedimiento de producción eficiente, almacenamiento y transporte seguro de hidrógeno para su utilización en celdas de combustible mediante el uso de reactivos químicos. La tecnología se basa en la utilización de los denominados líquidos orgánicos portadores de hidrógeno (liquid organic hydrogen carriers o LOHC).

El hidrógeno es un excelente combustible por su elevada densidad energética y nula emisión de gases de efecto invernadero. Su combinación con el oxígeno atmosférico produce energía y agua como único subproducto, convirtiéndolo en uno de los principales candidatos para sustituir a los combustibles fósiles como fuente de energía para el sector del transporte.

Pese a ello, aún existen algunos inconvenientes que han impedido la implantación de la llamada «economía del hidrógeno». El primero es que este gas no se encuentra en la corteza terrestre y debe producirse en un proceso que no suele ser sostenible, y el segundo es su naturaleza inflamable y la necesidad de transportarlo de forma comprimida, con los peligros que derivan.

Reacción química de acoplamiento

La principal ventaja de estos líquidos es que pueden almacenar hidrógeno durante largos períodos de tiempo y además pueden ser transportados utilizando la infraestructura actual. El equipo investigador ha estudiado diferentes líquidos orgánicos portadores de hidrógeno hasta llegar a un nuevo sistema de almacenamiento de hidrógeno basado en una reacción química de acoplamiento entre un hidrosilano y un alcohol, catalizada por un compuesto de rutenio soportado en grafeno.

«De esta manera, el empleo de coches y medios de transporte no produciría ninguna emisión contaminante. Una de las posibilidades es emplear unos compuestos químicos líquidos que se obtengan con hidrógeno y que, luego en el coche, liberen el hidrógeno en función de las necesidades del vehículo. Esto se podría conseguir con el catalizador que se describe en la patente», apunta Hermenegildo García, investigador del Instituto de Tecnología Química.

Este nuevo procedimiento se dirige a la industria de producción de energía, específicamente a aquélla que explota fuentes de energía renovables libres de emisiones contaminantes y de efecto invernadero. En concreto, es de aplicación en compañías dedicadas a la producción y comercialización de soluciones para el almacenamiento y transporte de hidrógeno, como vector energético, basadas en el uso de LOHC como portadores de hidrógeno.

Las novedades

Las aportaciones de este proceso son múltiples respecto a los sistemas ya establecidos. En primer lugar, es un proceso versátil desde el punto de vista químico porque existen muchas combinaciones de hidrosilanos y alcoholes que pueden emplearse. En segundo lugar, el procedimiento se puede realizar muy rápidamente y no se requieren temperaturas elevadas, ya que el equipo ha desarrollado también catalizadores de rutenio que son altamente eficientes para esta reacción. Y en tercer lugar, el proceso es reversible, porque el producto formado en el acoplamiento entre un hidrosilano y alcohol es un silil-éter que puede transformarse de nuevo en el producto original mediante un reductor.

Como único subproducto, el agua

Entre sus principales ventajas está que constituye un sistema energético cuyo único subproducto es el agua y, a la vez, es reversible, al permitir almacenar-generar hidrógeno en función de la demanda; puede adaptarse fácilmente a sistemas de generación y empleo de energía no estáticos, como los automóviles; el uso del silano-alcohol como LOHC permite trabajar a bajas temperaturas en la obtención del gas y la tecnología elude los problemas de seguridad del almacenamiento de hidrógeno.

«Nuestra propuesta pretende contribuir a impulsar el desarrollo de una sociedad más sostenible», señala Miguel Baya del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (ISQCH). «Una aplicación directa de nuestro sistema podría realizarse en un vehículo de hidrógeno que repostaría los reactivos (A y B) en la estación de servicio. Ya en marcha, la combinación de ambos le permitiría obtener hidrógeno que inmediatamente sería empleado como combustible, generando energía motriz y liberando vapor de agua a través del tubo de escape. Al repostar de nuevo, se descargaría el subproducto generado (C) por la reacción de generación de hidrógeno para su posterior reciclado».

Referencia bibliográfica

Ventura-Espinosa, D., Carretero-Cerdán, A., Baya, M., García, H. and Mata, J. A. (2017). Catalytic Dehydrogenative Coupling of Hydrosilanes with Alcohols for the Production of Hydrogen On-demand: Application of a Silane/Alcohol Pair as a Liquid Organic Hydrogen Carrier. Chem. Eur. J. doi:10.1002/chem.201700243.

 

Fuente e imagen portada: UJI