Plataformas flotantes cosecharán combustible en el mar a partir de la electrólisis

^{(Izquierda) Foto del prototipo de electrolizador fotovoltaico autónomo que flota en un depósito de ácido sulfúrico líquido. Las células fotovoltaicas colocadas en la parte superior de la "mini plataforma" convierten la luz en electricidad que se utiliza para alimentar el electrolizador sin membrana sumergido a continuación. Las burbujas de H2 generadas se recogen en el interior del dispositivo mientras flotan hacia arriba, mientras que las burbujas de O2 se ventilan a la atmósfera. (Derecha) Representación de una "plataforma de combustibles solares" hipotética a gran escala que opera en mar abierto donde utiliza abundante luz solar para dividir el agua de mar en H2, que se almacena temporalmente en la plataforma antes de ser canalizada o enviada a la costa. CRÉDITO (Izquierda) Jack Davis (derecha) Justin Bui / Columbia Engineering.}

En una hora, el Sol proyecta sobre la Tierra más energía que toda la utilizada por la humanidad en todo un año. Para aprovecharla mejor, Daniel Espósito, profesor asistente de ingeniería química en Columbia Engineering, ha estudiado la electrólisis del agua: la división de agua en oxígeno (O2) e hidrógeno (H2) como una forma de convertir la electricidad de la energía solar fotovoltaica (PV) en combustible de hidrógeno almacenable, gas que ya se usa para impulsar cohetes en el programa espacial de la NASA, por ejemplo.

El equipo de Esposito ha desarrollado un novedoso dispositivo de electrólisis con energía fotovoltaica que puede operar como una plataforma independiente que flota en aguas abiertas, parecida a las plataformas petrolíferas de aguas profundas, excepto que produciría hidrógeno como combustible a partir de la luz solar y del agua en lugar de extraer petróleo del fondo del mar. El estudio "Electrolizador FV flotante sin membrana basado en la separación del producto impulsado por la flotabilidad", fue publicado por la International Journal of Hydrogen Energy.

El dispositivo Columbia Engineering se basa en una configuración de electrodo novedosa que permite que los gases se separen y se recojan mediante la flotabilidad de las burbujas en el agua. El diseño permite un funcionamiento eficiente con alta pureza del producto y sin bombeo activo del electrolito. Basado en el concepto de separación inducida por flotación, la arquitectura de electrolizador simple produce H2 con una pureza de hasta 99%, con un menor costo y mayor durabilidad de los dispositivos, dice Esposito.

"Poder demostrar con seguridad un dispositivo que puede realizar la electrólisis sin una membrana nos acerca un paso más para hacer posible la electrólisis del agua de mar", dice Jack Davis, primer autor del artículo y estudiante de doctorado que trabaja con Esposito. "Estos generadores de combustibles solares son esencialmente sistemas de fotosíntesis artificiales, que hacen lo mismo que las plantas con la fotosíntesis, por lo que nuestro dispositivo puede abrir todo tipo de oportunidades para generar energía limpia y renovable".

El equipo utilizó Columbia Clean Room para depositar electrocatalizador de platino en los electrodos de malla y las impresoras 3D en el Columbia Makerspace para fabricar muchos de los componentes del reactor. También utilizaron una cámara de video de alta velocidad para controlar el transporte de burbujas de H2 y O2 entre los electrodos, un proceso conocido como "crossover".

El equipo está perfeccionando su diseño para una operación más eficiente en agua de mar real, lo que plantea desafíos adicionales en comparación con el electrolitos acuosos más ideales utilizados en sus estudios de laboratorio. También planean desarrollar diseños modulares que puedan usar para construir sistemas más grandes y ampliados.

Hans Huerto

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