Microcanales para la producción de hidrógeno



Microcanales para la producción de hidrógeno. Energías limpias, innovación, biocombustibles

Estructura de microcanales para la producción de hidrógenoLa búsqueda de energías alternativas a los combustibles fósiles es un área de especial atención y de primera necesidad. Por ello, la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa incentiva con 230.000 euros un proyecto dirigido al desarrollo de dispositivos químicos para producir hidrógeno a partir de alcoholes. No obstante, el aspecto más innovador del estudio reside en el diseño y construcción de microreactores; reactores químicos de reducido tamaño, que entre otras ventajas facilitarán un transporte más limpio y una fuente de energía posible en regiones de difícil acceso.

Con base en la búsqueda de energías alternativas y el desarrollo de nuevas tecnologías productivas comprometidas con el medio ambiente, investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (Centro Mixto Universidad de Sevilla–CSIC) en colaboración con expertos de la Universidad Pública de Navarra y la Universidad del País Vasco en San Sebastián, pretenden construir dispositivos catalíticos, microrreactores, capaces de produccir hidrógeno a partir de alcoholes. Debido a la trayectoria del grupo de investigación y la calidad del proyecto, valorado de excelencia,  la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa ha financiado el estudio con 230.000 euros.

El desarrollo de microrreactores se centra en la reducción de su tamaño, dando lugar a una serie de ventajas importantes. Entre ellas, destaca la fácil adaptación a cambios de volumen de producción, ya que con solo aislar una parte de los reactores o añadir más dispositivos de microcanales, se reduce o se aumenta la producción, respectivamente. El ahorro energético y el respeto ambiental es otra ventaja añadida, ya que supone el diseño y fabricación de dispositivos para la producción de hidrógeno de forma que sean compactos y adaptables a los medios de transporte y a las demandas energéticas en sitios remotos o de difícil accesibilidad (dispositivos portátiles para la generación de energía: telefonía, Internet, asistentes digitales portátiles).

El objetivo fundamental del proyecto Producción de Hidrógeno. Reactores de Microcanales, se centra en el estudio e investigación del comportamiento de los materiales de construcción de dichos dispositivos (metales, soldaduras, catalizadores e interfases metal/catalizador). Los científicos quieren identificar todos los aspectos que influyen tanto en las distintas reacciones catalíticas que conlleva la producción de hidrógeno a partir de alcoholes, como en los propios materiales de construcción de los dispositivos. Para elaborar una tecnología de microcanales idónea, el equipo de expertos deberá combinar el carácter compacto y seguro del sistema, con un excelente control térmico de las reacciones, para poder alcanzar un rendimiento imposible en los procesos convencionales.

Diferentes aspectos a tener en cuenta

El estudio liderado por José Antonio Odriozola, parte de una exhaustiva selección y análisis de los diferentes materiales metálicos que presentan propiedades adecuadas para la construcción de los microreactores. Las propiedades mecánicas y térmicas de los materiales suponen un aspecto fundamental, ya que el espesor de  las paredes en este tipo de reactores es tan reducido (unas centenas de micras) que la velocidad de corrosión puede inutilizar el dispositivo en un tiempo muy corto. Por ejemplo, el fenómeno de carburización conduce a la formación de picaduras en el material, que pueden alcanzar el centenar de micras tras quince días de exposición a las reacciones de reformado de alcoholes para la obtención de hidrógeno.

Otro aspecto relevante, y de especial importancia en el diseño de los microrreactores reside en la selección y preparación de los recubrimientos catalíticos de los microcanales. Es decir, dichos sistemas presentan un recubrimiento cuyo material está constituido por catalizadores, sustancias capaces de acelerar o retardar una reacción química permaneciendo inalteradas. Por tanto, se estudiarán, caracterizarán y prepararán catalizadores para las distintas etapas del proceso de producción de hidrógeno, el cual se caracteriza por la necesidad de implementar los catalizadores adecuados para tres reacciones, como mínimo.

Una vez determinado el material y construidas las láminas o unidades que incluyen los microcanales, la siguiente etapa es el ensamblaje e interconexión del dispositivo. Ésta requiere la fabricación de microreactores con formas complejas  y el uso de técnicas especiales de unión de los materiales, que soporten condiciones de elevadas temperaturas  y presiones producidas en la generación de hidrógeno. Por tanto, el equipo pretende realizar grandes avances en relación a tres aspectos. De una parte, desarrollar tecnologías capaces de fabricar componentes de mayor calidad y menor tamaño, y  de la otra, técnicas relacionadas con la funcionalización de la superficie para mejorar alguna propiedad o favorecer la deposición de catalizadores que mejoren determinadas propiedades del sistema. Otro objetivo es estipular técnicas capaces de ensamblar e interconectar dichos componentes.

Tecnologías comprometidas con el medio ambiente

La mejora de la sostenibilidad, tanto en la producción como en los procesos ocurridos en la misma, necesariamente implica el ahorro de materias primas y  de energía, a la vez que se genera una mayor cantidad del producto deseado. Así, el equipo de José Antonio Odriozola, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla, contempla este aspecto mediante la intensificación de procesos, técnica que tiene como objeto conseguir una reducción significativa en el tamaño de las plantas químicas para una producción determinada. Es decir, se basa en el desarrollo de tecnologías de menor tamaño, más limpias y más eficientes energéticamente, al mismo tiempo que se disminuye la generación de  residuos, productos secundarios y el consumo energético. El éxito de todos estos objetivos requiere  un conocimiento pluridisciplinar.

Microcanales para la producción de hidrógeno. Energías limpias, innovación, biocombustibles

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Fuente: Andalucía Investiga (www.andaluciainvestiga.com)


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