Hermenegildo García, investigador del Instituto de Tecnología Química (CSIC-UPV)

Un grupo de investigadores del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de
València; la Universitat Jaume I de Castelló y la Universidad de Zaragoza ha
desarrollado y patentado un nuevo procedimiento de producción eficiente,
almacenamiento y transporte seguro de hidrógeno para su uso en celdas de
combustible mediante el uso de reactivos químicos. La tecnología, basada en la
utilización de los denominados «líquidos orgánicos portadores de hidrógeno» (LOHC),
supera algunos de los inconvenientes que hasta ahora han impedido la implantación
de este combustible, con gran capacidad energética y nula emisión de gases de efecto
invernadero.
El equipo de científicos, que ha validado el nuevo procedimiento a nivel experimental
en el entorno de laboratorio, está formado por José Antonio Mata (Universitat Jaume
I), director del proyecto; Hermenegildo García, investigador del Instituto de Tecnología
Química (CSIC-UPV) y Miguel Baya, investigador del Instituto de Síntesis Química y
Catálisis Homogénea (CSIC-Universidad de Zaragoza).
El hidrógeno es un excelente combustible por su elevada densidad energética y nula
emisión de gases de efecto invernadero. Su combinación con el oxígeno atmosférico
produce energía y agua como único subproducto, convirtiéndolo en uno de los
principales candidatos para sustituir a los combustibles fósiles como fuente de energía
para el sector del transporte.
Inconvenientes
Pese a ello, aún existen algunos inconvenientes que han impedido la implantación de
la llamada «economía del hidrógeno». El primero es que este gas no se encuentra en la
corteza terrestre y debe producirse en un proceso que no suele ser sostenible, y el
segundo es su naturaleza inflamable y la necesidad de transportarlo de forma
comprimida, con los peligros que derivan.
Las aportaciones de este proceso son múltiples respecto a los sistemas ya establecidos.
En primer lugar, es un proceso versátil desde el punto de vista químico porque existen
muchas combinaciones de hidrosilanos y alcoholes que pueden emplearse. En segundo
lugar, el proceso se puede realizar muy rápido y no se requieren temperaturas
elevadas, ya que el equipo ha desarrollado también catalizadores de rutenio que son
altamente eficientes para esta reacción. Y en tercer lugar, el proceso es reversible,
porque el producto formado en el acoplamiento entre un hidrosilano y alcohol es un
silil-éter que puede transformarse de nuevo en el producto original mediante un
reductor.
Ventajas
Entre sus principales ventajas está que constituye un sistema energético cuyo único
subproducto es el agua y, a la vez, es reversible, al permitir almacenar-generar
hidrógeno en función de la demanda; puede adaptarse fácilmente a sistemas de
generación y empleo de energía no estáticos, como los automóviles; el uso del silanoalcohol como LOHC permite trabajar a bajas temperaturas en la obtención del gas y la
tecnología elude los problemas de seguridad del almacenamiento de hidrógeno.
Otra ventaja de estos líquidos es que pueden almacenar hidrógeno durante largos
períodos de tiempo y además pueden ser transportados utilizando la infraestructura
actual. El equipo investigador ha estudiado diferentes líquidos orgánicos portadores de
hidrógeno hasta llegar a un nuevo sistema de almacenamiento de hidrógeno basado
en una reacción química de acoplamiento entre un hidrosilano y un alcohol, catalizada
por un compuesto de rutenio soportado en grafeno.
Este nuevo procedimiento se dirige a la industria de producción de energía,
específicamente a aquélla que explota fuentes de energía renovables libres de
emisiones contaminantes y de efecto invernadero. En concreto, es de aplicación en
compañías dedicadas a la producción y comercialización de soluciones para el
almacenamiento y transporte de hidrógeno, como vector energético, basadas en el
uso de LOHC como portadores de hidrógeno.
Aplicación directa en vehículos de hidrógeno
Hermenegildo García, investigador del Instituto de Tecnología Química (CSIC-UPV),
destaca que un análisis del Departamento de Energía de EE.UU. concluyó que el
hidrógeno sería el combustible de automoción ideal, puesto que su uso daría agua
como único producto. “De esta manera, el empleo de coches y medios de transporte
no produciría ninguna emisión contaminante. Sin embargo, el hidrógeno es un gas y
los depósitos de combustible actuales no permitirían vehículos con una autonomía sinrepostar similar a la actual. Por ello, una de las posibilidades es emplear unos
compuestos químicos líquidos que se obtengan con hidrógeno y que, luego en el
coche, liberen el hidrógeno almacenado en función de las necesidades del vehículo.
Esto se podría conseguir con el catalizador que se describe en la patente”, añade
Hermenegildo García.
"Nuestra propuesta pretende contribuir a impulsar el desarrollo de una sociedad más
sostenible”, señala Miguel Baya, investigador del Instituto de Síntesis Química y
Catálisis Homogénea (ISQCH), centro mixto de investigación del CSIC y la Universidad
de Zaragoza. “Una aplicación directa de nuestro sistema podría realizarse en un
vehículo de hidrógeno. El automóvil repostaría los reactivos (A y B) en la estación de
servicio. Ya en marcha, la combinación de los mismos permitiría obtener hidrógeno
que inmediatamente sería empleado como combustible, generando energía motriz y
liberando vapor de agua a través del tubo de escape. Al repostar de nuevo, se
descargaría el subproducto generado (C) por la reacción de generación de hidrógeno
en la estación de servicio, para su posterior reciclado".
Ventura-Espinosa, D., Carretero-Cerdán, A., Baya, M., García, H. and Mata, J. A. (2017),
Catalytic Dehydrogenative Coupling of Hydrosilanes with Alcohols for the Production of
Hydrogen On-demand: Application of a Silane/Alcohol Pair as a Liquid Organic Hydrogen
Carrier. Chem. Eur. J. doi:10.1002/chem.201700243

 

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