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Proceso Con Galio Líquido Activado Por Luz Solar Alcanza 12,9% De Eficiencia Al Extraer Hidrógeno Limpio De Agua De Mar Y Agua Dulce, Propone Ciclo Químico Reutilizable Y Avanza En La Meta De Ampliar La Producción Sostenible En Escala Intermedia
Investigadores desarrollaron un proceso alimentado por luz solar que utiliza metales líquidos para producir hidrógeno limpio a partir de agua de mar y agua dulce, alcanzando eficiencia máxima del 12,9% y proponiendo una nueva vía sostenible para la generación de energía.
El nuevo método permite “recoger” moléculas de hidrógeno del agua, evitando limitaciones comunes a los procesos actuales de producción de hidrógeno verde. La propuesta amplía las posibilidades de obtención de hidrógeno limpio con base en fuentes renovables y agua ampliamente disponible.
Según el autor principal y candidato a doctorado Luis Campos, el proceso extrae hidrógeno sostenible utilizando exclusivamente luz como fuente de energía. Destacó que el uso de agua de mar amplía el acceso al recurso necesario para la producción de hidrógeno limpio.
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El Dr. Francois Allioux afirmó que el hidrógeno puede representar una solución de energía limpia y desempeñar un papel central en una economía basada en ese recurso. El proyecto también apunta a la relevancia estratégica de Australia en este escenario internacional.
El estudio fue publicado en la revista Nature Communications. El investigador senior, profesor Kourosh Kalantar-Zadeh, de la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular, clasificó los resultados como una demostración relevante de la química natural de los metales líquidos aplicada a la generación de hidrógeno limpio.
Hidrógeno Limpio Y Eficiencia Inicial De 12,9%
El equipo alcanzó una eficiencia máxima del 12,9% en la producción de hidrógeno limpio. Actualmente, los investigadores trabajan para mejorar este índice con miras a la comercialización de la tecnología.
Kalantar-Zadeh comparó la eficiencia obtenida con la trayectoria histórica de las células solares a base de silicio. Según él, estas células comenzaron con un 6% en la década de 1950 y no superaron el 10% hasta la década de 1990.
Para el equipo, la tasa actual se considera altamente competitiva como primera prueba de concepto. El objetivo ahora es elevar el rendimiento del sistema manteniendo la viabilidad técnica y económica.
El Papel Del Galio Líquido En El Proceso Circular
En el centro de la tecnología está el galio, un metal de bajo punto de fusión que requiere menos energía para pasar del estado sólido al líquido. El equipo ha estado explorando durante años los límites químicos y técnicos de los metales líquidos.
La capacidad de las partículas de galio para absorber luz fue determinante para el desarrollo del método. Las partículas son suspendidas en agua de mar o agua dulce y activadas bajo luz solar o artificial.
El galio reacciona con el agua, transformándose en hidróxido de galio y liberando hidrógeno limpio. Tras la extracción del hidrógeno, el hidróxido puede ser reducido nuevamente a galio y reutilizado en el proceso.
Este ciclo caracteriza al sistema como un proceso químico circular. La reutilización del galio reduce pérdidas de material y refuerza la propuesta de producción continua de hidrógeno limpio.
Reacción Superficial Y Propiedades Del Metal
El galio líquido presenta propiedades específicas que favorecen la reacción. A temperatura ambiente, parece sólido, pero al ser calentado a temperatura corporal se transforma en charcos metálicos líquidos.
Según Campos, la superficie del galio líquido es químicamente “antiadherente”, dificultando la adhesión de la mayoría de los materiales en condiciones normales. Sin embargo, cuando se expone a luz en medio acuoso, ocurre una reacción superficial.
En esta condición, el galio se oxida y se corroe gradualmente, formando hidrógeno puro y hidróxido de galio en la superficie. El fenómeno permite extraer hidrógeno limpio a tasas consideradas elevadas por el equipo.
Kalantar-Zadeh afirmó que el galio no había sido explorado antes como forma de producir hidrógeno a altas tasas al estar en contacto con agua. Según él, se trataba de una observación simple que había sido ignorada.
Interés Global En El Hidrógeno Verde
El hidrógeno es considerado por industrias y científicos un candidato relevante como fuente de energía sostenible. Su uso puede contribuir a reducir emisiones de gases de efecto invernadero.
El llamado hidrógeno verde se produce a partir de fuentes renovables. Cuando se quema, el hidrógeno no produce contaminantes, solo agua, manteniendo la capacidad de generar altos niveles de energía.
Los esfuerzos anteriores se centraron en la fotólisis del agua, proceso que separa átomos de hidrógeno y oxígeno utilizando electrólisis, fotocatálisis o plasma. Estos métodos enfrentan múltiples obstáculos técnicos y económicos.
Entre las limitaciones están la necesidad de agua purificada, elevados costos o bajos rendimientos de hidrógeno. El nuevo método con galio líquido evita parte de estas barreras al permitir el uso de agua de mar.
Próximos Pasos Y Ampliación De La Tecnología
De acuerdo con Kalantar-Zadeh, existe una necesidad global de comercializar métodos altamente eficientes de producción de hidrógeno verde. Afirmó que el proceso desarrollado es eficiente y fácil de escalar.
El equipo trabaja para aumentar la eficiencia más allá del actual 12,9%. El próximo objetivo es construir un reactor de escala intermedia para extraer hidrógeno limpio en mayor volumen.
Los investigadores se centran en el perfeccionamiento del sistema y la consolidación del proceso circular. La meta es transformar la prueba de concepto en aplicación práctica para diferentes sectores de la economía.
Al integrar luz solar, galio líquido y agua de mar, el método propone una alternativa técnica para la producción de hidrógeno limpio a gran escala. La tecnología aún está en fase de desarrollo, pero ya presenta resultados considerados competitivos por el equipo involucrado en el proyecto.
Este artículo fue elaborado con base en información del estudio publicado en la revista Nature Communications y en las declaraciones de los investigadores Luis Campos, Dr. Francois Allioux y Profesor Kourosh Kalantar-Zadeh, de la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular.
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