Recientemente, la institución científica nacional de Australia, CSIRO, publicó un nuevo reactor solar que puede lograr un avance en el campo de las tecnologías de energía limpia, utilizado para producir hidrógeno verde.

Este sistema fue desarrollado por el Centro de Energía de Newcastle de CSIRO, y es un reactor solar "de haz descendente". A diferencia de los dispositivos térmicos solares tradicionales que concentran la luz solar en la cima de una torre, este diseño refleja la luz hacia una plataforma en el suelo. El Dr. Kim Jin-su, científico jefe de investigación y responsable del proyecto de CSIRO, dijo en una declaración: "Aún no hemos alcanzado la escala industrial, pero hemos demostrado que tiene una fuerte reactividad en condiciones relativamente suaves, y con mejoras adicionales, puede competir con el método de electrólisis en rendimiento y costo."

En Australia, los paneles solares son comunes en los techos, pero aproximadamente el 75% de la energía del país proviene de combustibles, especialmente en industrias pesadas y transporte. Estas industrias son difíciles de electrificar, lo que impulsa a los investigadores a explorar soluciones alternativas de energía limpia. El hidrógeno verde, como una vía prometedora, puede convertirse en un combustible de bajas emisiones para industrias que no pueden electrificarse directamente.

Generalmente, la producción de hidrógeno verde implica electrólisis, es decir, descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno mediante electricidad, pero este proceso demanda mucha energía y es costoso. Para resolver este problema, los investigadores de CSIRO están desarrollando nuevos métodos más eficientes y escalables para aplicaciones industriales.

Con el apoyo de la Agencia de Energías Renovables de Australia (ARENA), CSIRO demostró un método innovador que utiliza energía solar concentrada y partículas metálicas para producir hidrógeno verde. El campo de heliostatos del Centro de Energía de Newcastle sigue al sol y refleja la luz hacia una torre central, impulsando el primer reactor solar de haz descendente de Australia. Este reactor representa una innovación importante; su diseño difiere de los sistemas térmicos solares tradicionales que enfocan la luz solar en la cima de la torre, en cambio, refleja la luz solar hacia una plataforma en el suelo, similar a una lupa pero a gran escala. Un grupo de heliostatos refleja la luz solar hacia la torre, y la torre la redirige al reactor solar; el intenso calor impulsa la reacción que descompone el agua en hidrógeno y oxígeno.

Para producir hidrógeno verde utilizando el nuevo reactor solar de haz descendente de CSIRO, el material clave es el dióxido de cerio dopado, una forma modificada del mineral natural dióxido de cerio. El dióxido de cerio dopado puede absorber y liberar oxígeno a temperaturas más bajas, promoviendo el proceso termoquímico de dos pasos para la descomposición del agua. Cuando se calienta con energía solar concentrada, libera átomos de oxígeno; al introducir vapor, estas partículas absorben oxígeno de las moléculas de agua, liberando hidrógeno que puede capturarse para combustible o aplicaciones industriales, y el dióxido de cerio dopado puede reutilizarse, haciendo el proceso eficiente y sostenible.

Este sistema marca la primera prueba a escala de demostración del dióxido de cerio dopado en reactores de hidrógeno solar. El diseño de haz descendente del sistema térmico solar difiere del diseño tradicional, reflejando la luz solar hacia un receptor orientado hacia arriba en el suelo, aumentando la flexibilidad para reacciones químicas a altas temperaturas, adecuado para una gama más amplia de aplicaciones de investigación, como la refinación de metales.