es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), en colaboración con TotalEnergies y la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), ha encontrado un método para mejorar la eficiencia de la producción de hidrógeno verde optimizando el diseño estructural de los electrodos porosos de los electrolizadores. Los resultados se han publicado en la revista Energy & Environmental Science.
La tecnología de electrólisis del agua, que utiliza energía renovable para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno, es la ruta central para la producción de hidrógeno verde. Sin embargo, los electrolizadores a escala industrial se enfrentan desde hace tiempo a un cuello de botella: las burbujas de hidrógeno generadas durante el proceso se acumulan dentro de los electrodos porosos, bloqueando los sitios activos de reacción y limitando gravemente la transferencia de masa a altas densidades de corriente.
El profesor Peyman Mostaghimi, investigador principal de la Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental de la UNSW, señaló que la producción de hidrógeno verde mediante electrólisis del agua es crucial para industrias difíciles de descarbonizar, como la fabricación de acero y el transporte pesado. El equipo descubrió que la forma y la estructura de los electrodos porosos son igual de importantes que el rendimiento electroquímico: "Si el diseño estructural es adecuado, se puede evitar que las burbujas obstruyan el sistema, lo que aumenta considerablemente su eficiencia".
El equipo de investigación combinó imágenes de sincrotrón in situ con simulaciones numéricas a escala de poro, logrando por primera vez la visualización in situ de la formación, crecimiento y acumulación de burbujas de hidrógeno durante la electrólisis. Este método les permitió observar en tiempo real el comportamiento de las burbujas dentro de la estructura porosa sin necesidad de desmontar la celda. Los resultados de las imágenes mostraron que una estructura de poros altamente ordenada y uniforme provoca la menor retención de gas. Esto significa que la estructura de los poros está directamente relacionada con la retención de gas, lo que proporciona una dirección clara para que los fabricantes diseñen sistemas más eficientes.
El profesor Ryan Armstrong, colaborador de la investigación en la Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental de la UNSW, señaló que anteriormente los científicos no podían ver realmente el interior de los electrodos con tecnologías avanzadas. El Dr. Ying Da Wang, de la Facultad de Ingeniería de Recursos Minerales y Energéticos de la UNSW, quien lideró las simulaciones de flujo y los análisis, añadió que este trabajo demuestra que las limitaciones de transferencia de masa están fundamentalmente relacionadas con la estructura del electrodo, y no solo con la actividad catalítica. El Dr. Quentin Meyer y el profesor Chuan Zhao, de la Facultad de Química de la UNSW, responsables del análisis electroquímico, confirmaron que la combinación de imágenes en tiempo real, simulaciones avanzadas de flujo bifásico y mediciones de rendimiento permite comprender cómo la acumulación de burbujas de hidrógeno afecta el rendimiento durante la electrólisis del agua.
Actualmente, el equipo de investigación está ampliando su enfoque hacia la evaluación tecnoeconómica que integra la producción de hidrógeno verde con el transporte y el almacenamiento a gran escala en yacimientos porosos subterráneos. El profesor Mostaghimi afirmó que la economía del hidrógeno limpio depende de la correcta interconexión de cada eslabón: "Al considerar de manera integral la producción, el transporte y el almacenamiento subterráneo, podemos mostrar a los responsables políticos y a la industria qué es realmente viable y cuál es su costo".
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