¿Qué es la división del agua?

La división del agua es el proceso de descomponer el compuesto químico del agua en sus elementos constituyentes de hidrógeno y oxígeno. Hay muchos enfoques para la división del agua, el más común entre ellos es electrólisis, donde se pasa una corriente eléctrica a través del agua para producir iones de hidrógeno y oxígeno. Aunque muchos métodos de división del agua no son eficientes energéticamente en términos de la energía requerida para separar el hidrógeno y el oxígeno del agua en comparación con la energía que se puede derivar más tarde del hidrógeno puro para el combustible, el proceso se ve como una alternativa potencial para reemplazar una dependencia de los combustibles fósiles. Las aplicaciones que utilizan energía solar y nuevos catalizadores químicos para dividir el agua ofrecen un método prometedor para producir ganancias de energía neta renovables sin producir emisiones de gases de efecto invernadero u otros contaminantes en el proceso.

división de agua fotocatalítica utilizando la energía deLa luz, o el uso de otras fuentes de energía renovables, como la energía eólica, ahora se están empleando para generar corriente eléctrica en nuevas formas de electrólisis. El objetivo es crear un sistema de división de agua que esté completamente alimentado por fuentes de energía renovables, como la luz solar, lo que hace que la producción de hidrógeno sea competitiva contra los combustibles fósiles. El desafío en el proceso ha sido desarrollar electrodos hechos de materiales económicos y duraderos. Se ha encontrado que los compuestos de borato de cobalto y níquel ofrecen una mayor eficiencia y son baratos y fáciles de fabricar. Aunque estos nuevos compuestos de electrodos son seguros en los sistemas de producción de combustibles solares comerciales, aún no pueden competir con la eficiencia de los métodos de electrólisis industrial que utilizan compuestos alcalinos peligrosos como soluciones de electrolitos.

Los mecanismos de división del agua que ofrecen la mayor promesa en términos de ganancia de energía se basan en el proceso de fotosíntesis que las plantas usan para convertir la luz solar en energía química. Aunque naturalLos sistemas para esto son sistemas muy lentos y artificiales que los imitan inicialmente tuvieron una eficiencia de menos del 1% cuando la investigación comenzó en ellos en 1972 en Japón, los nuevos procesos están aumentando los niveles de producción de hidrógeno. Los investigadores japoneses en 2007 comenzaron a recubrir electrodos hechos de silicio microcristalino hidrogenado con nanopartículas de platino, lo que aumentó aún más la estabilidad y la vida útil de los electrodos y su capacidad catalítica en la división del agua.

Investigaciones similares en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) en los Estados Unidos apuntan a tasas de conversión de eficiencia solar a hidrógeno del 14% en el año 2015 con una mayor durabilidad de electrodos de 1,000 horas en 2005 a 20,000 horas en 2015, también. A medida que aumenta esta eficiencia, el costo correspondiente de la producción de combustibles de hidrógeno disminuye, con un dólares estadounidenses (USD) por kilogramo ($/kg) de costo de producir h ₂ en 2005 a $ 360/kg a $ 5/kg en 2015. Incluso en este nivel, el agua se desprende para producir HYD HYDRogen sigue siendo de tres a diez veces más caro que generar combustibles a base de hidrógeno a partir de la reforma del gas natural. La investigación todavía tiene cierta distancia antes de que sea competitiva económicamente con el sector energético establecido.