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Forero Experto
El hidrógeno verde asequible está más cerca de la realidad gracias al avance termoquímico solar
Inicio > Noticias > Editorial
14 de mayo de 2022, 21:24 ·
por Cristian Agatie
A pesar de las controversias, el hidrógeno puede ser un gran sustituto de los combustibles fósiles y también un medio de almacenamiento y transporte de energía. Pero la extracción de hidrógeno es un proceso que consume mucha energía y la mayoría de las veces no es del todo respetuoso con el medio ambiente. Un avance en la energía solar concentrada podría proporcionar la solución para producir hidrógeno verde a través de un nuevo proceso termoquímico.
A pesar de ser el elemento más abundante en la Tierra, el hidrógeno no es fácil de conseguir, ya que solo existe en combinación con otros materiales. En este momento, los hidrocarburos y el agua son las sustancias preferidas para obtener hidrógeno, y ambos procesos tienen flujos críticos. El craqueo de hidrocarburos para obtener hidrógeno es la forma más económica, pero además de hidrógeno también se genera carbono. Cuando se captura este carbono, tenemos "hidrógeno azul", pero la mayor parte del hidrógeno es gris, lo que significa que el carbono se libera a la atmósfera.
Por supuesto, también está el hidrógeno verde ., que se genera por electrólisis del agua utilizando fuentes de energía renovables. Desafortunadamente, romper las moléculas de agua requiere enormes cantidades de energía. Es un proceso muy costoso y esto explica por qué solo representa menos del 5% del hidrógeno que se usa hoy en día. Afortunadamente, los científicos están trabajando arduamente con una nueva forma de obtener hidrógeno verde, llamada producción de hidrógeno termoquímico solar (STCH).
El nuevo método propuesto por los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable ( NREL ) del Departamento de Energía es potencialmente más eficiente desde el punto de vista energético que la producción de hidrógeno a través del método de electrólisis de uso común. Esto podría permitir reducir el costo del hidrógeno limpio en un 80 % a $1 por kilogramo en la próxima década, una meta esbozada por el Departamento de Energía.Iniciativa Earthshot de energía de hidrógeno .
La electrólisis utiliza electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, pero STCH se basa en un proceso químico de dos pasos en el que los óxidos metálicos se exponen a temperaturas superiores a los 1400 grados centígrados y luego se reoxidan con vapor a temperaturas más bajas para producir hidrógeno . Llegar a una temperatura tan alta puede parecer problemático y consumir tanta energía como la electrólisis, pero afortunadamente, este no es el caso.
En lugar de usar energía solar para producir electricidad, el STCH se basa en energía solar concentradausar el calor directamente. Más específicamente, un campo de espejos especializados refleja los rayos del sol y los concentra en un punto más pequeño, generando calor mucho más allá de las capacidades de las plantas de energía fósil típicas.
A diferencia de los paneles fotovoltaicos (PV), que usan solo una sección limitada del espectro solar, STCH puede usar todo el espectro. Esto conduce a una eficiencia significativamente mayor. Pero antes de que se emocione demasiado, debemos enfatizar que el proceso STCH aún se encuentra en sus primeras etapas de desarrollo. El principal obstáculo en este momento es encontrar los materiales adecuados que puedan proporcionar un alto rendimiento a altas temperaturas.
“ Sin duda, es un campo muy desafiante y tiene muchas preguntas de investigación aún sin respuesta, principalmente en la perspectiva de los materiales.”, dijo Zhiwen Ma, ingeniero sénior de NREL y autor principal de un nuevo artículo , “ Análisis tecnoeconómico y del sistema de la producción de hidrógeno termoquímico solar ”, que aparece en la revista Renewable Energy.
Según el NREL, los materiales de perovskita pueden tener el potencial de desempeñar un papel importante en la producción eficiente de STCH. Las perovskitas se refieren a una clase de materiales cristalinos cultivados en laboratorio con propiedades interesantes e intrigantes. La investigación de NREL profundiza en el campo de la perovskita para identificar los mejores materiales en términos de rendimiento y costos.
A pesar de las creencias de Elon Musk, NREL cree que el hidrógeno podría ser un vector importante para almacenar energía generada por recursos renovables, como sustituto de los combustibles fósiles utilizados para el transporte, en la producción de amoníaco y para otras aplicaciones industriales. El único eslabón que falta es cómo obtenerlo de manera rentable y con cero impacto de carbono en el medio ambiente.
fuente
www.autoevolution.com
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14 de mayo de 2022, 21:24 ·
por Cristian Agatie
A pesar de las controversias, el hidrógeno puede ser un gran sustituto de los combustibles fósiles y también un medio de almacenamiento y transporte de energía. Pero la extracción de hidrógeno es un proceso que consume mucha energía y la mayoría de las veces no es del todo respetuoso con el medio ambiente. Un avance en la energía solar concentrada podría proporcionar la solución para producir hidrógeno verde a través de un nuevo proceso termoquímico.
A pesar de ser el elemento más abundante en la Tierra, el hidrógeno no es fácil de conseguir, ya que solo existe en combinación con otros materiales. En este momento, los hidrocarburos y el agua son las sustancias preferidas para obtener hidrógeno, y ambos procesos tienen flujos críticos. El craqueo de hidrocarburos para obtener hidrógeno es la forma más económica, pero además de hidrógeno también se genera carbono. Cuando se captura este carbono, tenemos "hidrógeno azul", pero la mayor parte del hidrógeno es gris, lo que significa que el carbono se libera a la atmósfera.
Por supuesto, también está el hidrógeno verde ., que se genera por electrólisis del agua utilizando fuentes de energía renovables. Desafortunadamente, romper las moléculas de agua requiere enormes cantidades de energía. Es un proceso muy costoso y esto explica por qué solo representa menos del 5% del hidrógeno que se usa hoy en día. Afortunadamente, los científicos están trabajando arduamente con una nueva forma de obtener hidrógeno verde, llamada producción de hidrógeno termoquímico solar (STCH).
El nuevo método propuesto por los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable ( NREL ) del Departamento de Energía es potencialmente más eficiente desde el punto de vista energético que la producción de hidrógeno a través del método de electrólisis de uso común. Esto podría permitir reducir el costo del hidrógeno limpio en un 80 % a $1 por kilogramo en la próxima década, una meta esbozada por el Departamento de Energía.Iniciativa Earthshot de energía de hidrógeno .
La electrólisis utiliza electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, pero STCH se basa en un proceso químico de dos pasos en el que los óxidos metálicos se exponen a temperaturas superiores a los 1400 grados centígrados y luego se reoxidan con vapor a temperaturas más bajas para producir hidrógeno . Llegar a una temperatura tan alta puede parecer problemático y consumir tanta energía como la electrólisis, pero afortunadamente, este no es el caso.
En lugar de usar energía solar para producir electricidad, el STCH se basa en energía solar concentradausar el calor directamente. Más específicamente, un campo de espejos especializados refleja los rayos del sol y los concentra en un punto más pequeño, generando calor mucho más allá de las capacidades de las plantas de energía fósil típicas.
A diferencia de los paneles fotovoltaicos (PV), que usan solo una sección limitada del espectro solar, STCH puede usar todo el espectro. Esto conduce a una eficiencia significativamente mayor. Pero antes de que se emocione demasiado, debemos enfatizar que el proceso STCH aún se encuentra en sus primeras etapas de desarrollo. El principal obstáculo en este momento es encontrar los materiales adecuados que puedan proporcionar un alto rendimiento a altas temperaturas.
“ Sin duda, es un campo muy desafiante y tiene muchas preguntas de investigación aún sin respuesta, principalmente en la perspectiva de los materiales.”, dijo Zhiwen Ma, ingeniero sénior de NREL y autor principal de un nuevo artículo , “ Análisis tecnoeconómico y del sistema de la producción de hidrógeno termoquímico solar ”, que aparece en la revista Renewable Energy.
Según el NREL, los materiales de perovskita pueden tener el potencial de desempeñar un papel importante en la producción eficiente de STCH. Las perovskitas se refieren a una clase de materiales cristalinos cultivados en laboratorio con propiedades interesantes e intrigantes. La investigación de NREL profundiza en el campo de la perovskita para identificar los mejores materiales en términos de rendimiento y costos.
A pesar de las creencias de Elon Musk, NREL cree que el hidrógeno podría ser un vector importante para almacenar energía generada por recursos renovables, como sustituto de los combustibles fósiles utilizados para el transporte, en la producción de amoníaco y para otras aplicaciones industriales. El único eslabón que falta es cómo obtenerlo de manera rentable y con cero impacto de carbono en el medio ambiente.
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