Font: spectrum.ieee.org
Els panells solars es multipliquen als terrats i als jardins de tot el món a mesura que les comunitats reclamen electricitat renovable. Però els enginyers de Bèlgica diuen que els panells podrien fer molt més que mantenir les llums enceses: també podrien produir hidrogen gasós al lloc, permetent a les famílies escalfar les seves llars sense ampliar les seves petjades de carboni.
Un equip aKatholieke Universiteit Leuveno KU Leuven,diu que s’ha desenvolupatun panell solar que converteix la llum solar directament en hidrogen mitjançant la humitat de l’aire. El prototip agafa el vapor d’aigua i el divideix en molècules d’hidrogen i oxigen. Si s’escala amb èxit, la tecnologia podria ajudar a afrontar un repte important que afronta l’economia de l’hidrogen.
L’hidrogen, a diferència dels combustibles fòssils, no produeix emissions de gasos d’efecte hivernacle ni contaminació de l’aire quan s’utilitza en vehicles o edificis amb piles de combustible. Tot i així, gairebé tot l’hidrogen produït avui es fa amb unprocés industrialaixò implica gas natural, i això en última instància bomba més emissions a l'atmosfera.
Un nombre reduït però creixent d’instal·lacions produeix hidrogen “verd” mitjançant electròlisi, que divideix les molècules d’aigua mitjançant electricitat, idealment a partir de fonts renovables com l’eòlica i la solar. Altres investigadors, inclòs l'equip de Bèlgica, estan desenvolupant el que s'anomena tecnologies directes de divisió solar d'aigua. Aquests utilitzen components químics i biològics per dividir l'aigua directament al panell solar, deixant de banda la necessitat de grans i costoses plantes d'electròlisi.
"Trobar una manera de crear hidrogen d'una manera més fàcil o més eficaç és potser una recerca del Sant Grial", diuJim Fenton, qui dirigeix elFlorida Solar Energy Centera la Universitat de Florida Central.
KU Lovainaes troba en un campus herbós de Flandes, la regió nord-americana de parla neerlandesa de Bèlgica. A principis de mes, professorJohan Martensi el seu equip alCentre de Química i Catàlisi de Superfíciesvan anunciar que el seu prototip podria produir 250 litres d'hidrogen al dia de mitjana durant un any complet, que segons ells són un rècord mundial. Una família que viu en una casa belga ben aïllada podria utilitzar aproximadament 20 d’aquests panells per satisfer les seves necessitats d’energia i calefacció durant tot un any, prediuen.
El panell solar mesura 1,65 metres de llargada, aproximadament l’alçada d’una nevera de cuina o d’aquest reporter, i té una potència nominal d’uns 210 watts. El sistema pot convertir el 15 per cent de l'energia solar que rep en hidrogen, segons l'equip. Això suposa un salt significatiu respecte al 0,1% d’eficiència que van assolir per primera vegada fa deu anys. (Per separat, investigadors internacionals l'any passatva dir que ho van aconseguir19% d’eficiència en la producció d’hidrogen a partir de la divisió directa d’aigua solar.)
Tanmateix, el laboratori de Martens tenia la seva tecnologia ferma.Tom Bosserez, un investigador postdoctoral, es va negar a revelar cap informació específica, citant problemes de propietat intel·lectual. Només diu que el laboratori està especialitzat en "catalitzadors, membranes i adsorbents".
"Utilitzant la nostra experiència en aquesta àrea, vam poder desenvolupar un sistema que és molt eficient per prendre aigua de l'aire i dividir-la en hidrogen mitjançant l'energia solar", va escriure Bosserez en un correu electrònic. Preguntat sobre alguns dels reptes d'enginyeria als quals es van enfrontar durant una dècada de desenvolupament, va dir: "El més difícil és treure l'aigua de l'aire".
Els treballs acadèmics ofereixen pistes disperses sobre la tecnologia, tot i que Bosserez diu que la seva investigació "va més enllà del que publiquem". En els darrers anys, els enginyers han estudiat l'eficàcia d'una gran varietat de materials, inclosos els porosos i de múltiples unionscèl·lules solars de siliciamb "dimensions de porus a escala micromètrica";catalitzadors de pel·lícula primaelaborat amb òxid de manganès (III); i un poli (alcohol vinílic)membrana d’intercanvi d’anionsque inclou una solució d’hidròxid de potassi i catalitzadors a base de níquel.
Martens diu que el seu equip utilitza "matèries primeres barates" en lloc de metalls preciosos i altres components cars. "Volíem dissenyar quelcom sostenible que sigui assequible i que es pugui utilitzar pràcticament a qualsevol lloc",va dir a VRT, una xarxa de radiodifusió pública a Bèlgica.
Els investigadors tenen previst fer proves de camp del seu prototip en una casa de la ciutat rural d’Oud-Heverlee. L’hidrogen s’emmagatzemaria en un petit recipient a pressió subterrani durant els mesos d’estiu i després es bombava a tota la casa durant l’hivern. Si tot va segons el previst, Martens diu que l'equip podria instal·lar 20 panells a la casa o construir un sistema de barri més gran per permetre a altres famílies utilitzar l'hidrogen "verd".
Fenton, del Florida Solar Energy Center, diu que és massa aviat per determinar si els panells solars productors d’hidrogen poden arribar a ser econòmicament viables o quan. La tecnologia encara es troba en una fase de desenvolupament molt primerenca i, sobretot als Estats Units, els combustibles de calefacció existents com el gas natural són relativament barats. No obstant això, a mesura que els països treballen per fer front al canvi climàtic i a mesura que més comunitats instal·len infraestructures locals d’energia renovable com la solar del terrat, veu un paper potencial per a aquests sistemes d’hidrogen.
"Si l'aplicació funciona, pot ser que es presti molt bé a la generació d'hidrogen que pogués emmagatzemar i utilitzar per a la calefacció de casa meva, per cuinar, potser executar-lo al meu cotxe de pila de combustible", diu Fenton. “Es tracta d’aquest tipus d’oportunitats futuristes. Però encara és una cosa per a la qual ens hem de preparar ".
