Espejo parabólico produce hidrógeno con energía solar

Fotosíntesis artificial

21 de abril de 2023 16:12 Roberto Klatt

Un nuevo sistema basado en un espejo parabólico puede producir hidrógeno utilizando energía solar con fotosíntesis artificial.

Lausana (Suiza). El hidrógeno jugará un papel clave en las energías renovables (ER). Una forma efectiva de producir hidrógeno es dividir el agua en moléculas individuales. Cuando esto se hace con la ayuda de la energía solar, en la ciencia se le llama fotosíntesis artificial.

Investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana (ETHL) han presentado ahora por primera vez un sistema que produce hidrógeno a mayor escala utilizando fotosíntesis artificial. Según su publicación en la revista Nature Energy, el reactor EPFL se basa en un espejo parabólico cuya superficie curva captura la máxima cantidad de luz y la enfoca en un módulo ubicado en el centro.

Rayos de sol concentrados 1000 veces

La estructura parabólica concentra los rayos del sol en un reactor fotoelectroquímico con 1000 veces la concentración. Se bombea agua a dicho reactor, utilizando la energía del sol para descomponer las moléculas en hidrógeno y oxígeno. Se genera calor durante este proceso, pero no se libera como una pérdida en el sistema. En cambio, se puede desviar a través de un intercambiador de calor para calentar espacios interiores, por ejemplo.

«Con una potencia de salida de más de 2 kilovatios, hemos superado la barrera de 1 kilovatio para nuestro reactor piloto y, al mismo tiempo, hemos logrado un alto nivel de eficiencia sin precedentes para esta gran escala».

En el transcurso de una fase de prueba de 13 días que tuvo lugar entre agosto de 2020 y febrero/marzo de 2021, el reactor logró una eficiencia promedio de más del 20 por ciento en la conversión de energía solar en hidrógeno y produjo alrededor de 500 gramos de hidrógeno por día. Según el estudio publicado por el equipo de investigación, esto se traduce en una producción total de más de 3,2 kg de hidrógeno y 679 kWh de energía térmica. Estos resultados indican que el reactor podría cubrir más de la mitad de las necesidades anuales de calefacción de un hogar típico de cuatro personas en Suiza.

Planta de demostración para la industria del metal

El siguiente paso es instalar una planta de demostración con una potencia de varios cientos de kilovatios en una fábrica de procesamiento de metales. SoHHytec SA, una escisión de EPFL, está colaborando con socios industriales para desarrollar una instalación a gran escala que proporcionará hidrógeno para aplicaciones industriales, oxígeno para hospitales cercanos y calor para la propia fábrica. Sin embargo, el momento de la finalización de esta instalación sigue siendo incierto. Al mismo tiempo, el equipo dirigido por Sophia Haussener, jefa del Laboratorio de Energías Renovables (LRESE) de la EPFL, está trabajando en la electrólisis de CO₂ en lugar de agua para producir combustibles electrónicos, por ejemplo.

Energía de la naturaleza, doi: 10.1038/s41560-023-01247-2