Proyectos
Valoración de biocarbones obtenidos a partir de biomasa vegetal modificados con electrocatalizadores base Ni, Fe y Bi para la producción y almacenamiento de hidrógeno verde
Resumen
El propósito de este proyecto es valorar precursores provenientes de residuos agroindustriales para la fabricación con bajo consumo de energía de biocarbón y desarrollar a partir de este, un innovador material que cumpla con dos funciones, como electrodo que genere H2 verde, reemplazando otros metales preciosos que se emplean actualmente en electrodos convencionales y otra como almacenador de este H2, dado que el carbón es como una esponja que puede contener muchas más moléculas de H2 en comparación con otros materiales. Como electrodo, se puede obtener una placa de carbono sobre la cual o en la cual se adicionan metales asociados a óxidos o a estructuras organometálicas. En la práctica, estos materiales se incorporan en una solución parecida a una batería, por la cual circula la corriente generada. Esa corriente generada produce las reacciones de producción de H2 sobre un electrodo y de O2 sobre otro similar. Para el almacenamiento gaseoso, estos materiales se cargan a presión o de forma electroquímica, con el fin de disponer de la energía cuando se necesite. Como ambos procesos de generación y almacenamiento son procesos electroquímicos, se tiene ventajas, como la configuración microestructural, la cual es similar para ambos procesos y otra ventaja es que ambos son fácilmente escalables. Una vez que se desarrollen los electrodos pequeños, es bastante simple llevarlos a prototipos de mayor tamaño. El bioacarbón es carbón vegetal que se obtiene de restos vegetales y residuos de biomasa. A diferencia del carbón vegetal clásico que es empleado como combustible, el biochar o biocarbón no se utiliza como tal, no se quema, sino que se puede emplear de formas muy diversas por sus altas propiedades. Uno de los grandes retos en la producción de H2 verde es reemplazar precursores minerales de carbón (alto impacto ambiental y socioeconómico) y metales preciosos por fuentes vegetales renovables para producir carbón. Un electrolizador es un aparato o celda que permite producir H2 mediante un proceso químico (electrólisis) capaz de separar las moléculas de H2 y O2 de las que se compone el agua, usando electricidad. El H2 es el elemento más abundante en el universo y por ello, puede convertirse en el combustible perfecto. Pero no es la única razón: cuando se quema H2 solo se produce vapor de agua. De esta manera, su uso permitiría reducir drásticamente las emisiones responsables del efecto invernadero y el calentamiento global. En la actualidad se producen unos 120 millones de ton/año de H2 en el mundo. La mayor parte (96%) proviene de un proceso de reformado de metano y gasificación de carbón, conocido como H2 gris. Este método es muy rentable (1,8 US$/kg) y energéticamente eficiente, pero con una alta emisión de CO2: 9 kg de CO2 por 1 kg de H2. El restante 4% de H2 se obtiene a través del proceso de electrólisis del agua dentro de un dispositivo electroquímico llamado electrolizador. La electrólisis tiene una eficiencia de conversión eléctrica (kWh a kg de H2) que va entre un 60% y 70%, lo que se traduce en un consumo aproximado de 50 a 60 kWh de energía eléctrica para producir 1 Kg de H2. Como subproducto, se producen 8 a 10 Kg de O2 por cada 1 Kg de H2. Las cifras exactas de ambos factores dependen del tipo de electrolizador considerado, del material de ambos electrodos y de su eficiencia. El costo de producción del H2 verde está determinado por el precio de la electricidad renovable utilizada, el costo de inversión del electrolizador y sus horas de funcionamiento. 1 kg de H2 con 55 y 60 kWh de energía eléctrica. Con un costo aproximado de 60 US$ por MWh de energía renovable, el valor de la electrólisis más los insumos, sería entre 3 y 4 US$ por kg, mas otros costos asociados al almacenamiento y transporte daría un coste de 8 US$/Kg para producir H2. Para hacer esto viable, se requiere: que el costo de energía eléctrica se reduzca a la mitad y que el costo de los electrolizadores se reduzca entre el 30 y el 50%.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:Convocatoria Nacional de proyectos de investigación, creación artística e innovación 2024
Modalidad:Proyectos de investigación, creación artística e innovación 2024
Responsable