El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo. Producido a través de la división de moléculas de agua, el cambio hacia la energía renovable ha llevado a un aumento en el llamado hidrógeno verde.
Un nuevo reactor químico es capaz de producir hidrógeno ‘verde’ como una corriente de producto puro, eliminando la necesidad de una separación costosa de los productos finales. El nuevo dispositivo termodinámicamente reversible, descrito por científicos de la Universidad de Newcastle en la revista académica Nature Chemistry, evita la mezcla de gases reactivos mediante la transferencia de oxígeno entre las corrientes de reactivos a través de un depósito de oxígeno en estado sólido.
Este depósito está diseñado para permanecer cerca del equilibrio con las corrientes de gas que reaccionan a medida que siguen su trayectoria de reacción y, por lo tanto, retienen una «memoria química» de las condiciones a las que ha estado expuesto. El resultado es que el hidrógeno se produce como una corriente de producto puro, eliminando la necesidad de una separación costosa de los productos finales.
El profesor Ian Metcalfe, autor principal y profesor de ingeniería química en la Universidad de Newcastle dijo: «Los cambios químicos generalmente se realizan a través de reacciones mixtas, por lo que múltiples reactivos se mezclan entre sí y se calientan. Pero esto conduce a pérdidas, conversión incompleta de reactivos y una mezcla final de productos que deben separarse. Con nuestro Reactor de Memoria de Hidrógeno podemos producir productos puros y separados. Podrías llamarlo el reactor perfecto».
El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo. Producido a través de la división de moléculas de agua, el cambio hacia la energía renovable ha llevado a un aumento en el llamado ‘hidrógeno verde’. El hidrógeno es un almacén de energía limpio y útil y puede utilizarse como combustible para generar electricidad y puede almacenarse y transportarse a través de las redes de gas. Todos los procesos, ya sean químicos, mecánicos o eléctricos, son termodinámicamente irreversibles y son menos eficientes de lo que podrían ser.
Esto significa que en los reactores químicos tradicionales, cuando se produce hidrógeno, debe separarse de otros productos, un proceso que es costoso y, a menudo, intensivo en energía. Describiendo su nuevo sistema, el equipo demuestra un reactor químico capaz por primera vez de acercarse a la operación termodinámicamente reversible. Al reaccionar con el agua y el monóxido de carbono para generar hidrógeno y dióxido de carbono, el sistema también evita que el carbono se lleve a la corriente de producción de hidrógeno como monóxido de carbono o dióxido de carbono, evitando así la contaminación del producto.
Revirtiendo el reservorio un poco como un interruptor, el equipo demostró que es posible alcanzar una alta conversión en el sistema para que se produzcan dióxido de carbono e hidrógeno en cualquier extremo del reactor como productos puros. «Mientras que la producción de hidrógeno convencional requiere dos reactores y una separación, nuestro reactor cumple todos los pasos en una unidad», agrega el profesor Metcalfe. «Y mientras demostramos el concepto con hidrógeno, el concepto de reactor de memoria también se puede aplicar a otros procesos».
