‘Hidrógeno’

El proyecto pionero en Europa eGHOST desarrollará las directrices de referencia para el ecodiseño de tecnologías de hidrógeno.

El consorcio internacional, liderado por el Instituto Madrileño de Estudios Avanzados (IMDEA) Energía, definirá los principios de ecodiseño y mejorará la comprensión de los sistemas de hidrógeno como inversión sostenible y rentable.

La Comisión Europea considera el hidrógeno verde fundamental para cumplir su compromiso de obtener una economía neutra en carbono y circular para el año 2050. Para lograrlo, Europa quiere acelerar el uso de tecnologías basadas en hidrógeno que le permitan descarbonizar sectores económicos y almacenar energía que cubra la demanda cuando no haya generación de renovables. Asimismo, España también ha propuesto recientemente una hoja de ruta alineada con la estrategia europea y los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la Naciones Unidades, para contribuir a liderar el impulso del hidrógeno como modelo energético del futuro.

A tal efecto, aunque el hidrógeno verde es un vector energético producido a partir de fuentes de energía, resulta esencial asegurar su sostenibilidad estableciendo unas pautas de ecodiseño que tengan un impacto favorable desde el punto de vista económico, social y medioambiental, durante todo su ciclo de vida. Es decir, desde el diseño propiamente, hasta la producción, utilización y fin de vida de las tecnologías de hidrógeno. Así, el ecodiseño es una parte clave de la economía circular. 

En este contexto, el proyecto pionero eGHOST (Eco-design Guidelines for HydrOgen Systems and Technologies) definirá las directrices y criterios de ecodiseño de dos productos clave en las tecnologías de hidrógeno que afectan, por ejemplo, a la fabricación de coches que usan este tipo de combustible. Por un lado, los electrolizadores de óxido sólido (técnica para romper las moléculas de agua y extraer el hidrógeno), y por otro las pilas de combustible de membrana de intercambio protónico, para la generación de energía a partir de hidrógeno. 

El proyecto eGHOST –cuya reunión de lanzamiento se celebró el 21 de enero de 2021– mejorará la comprensión de los sistemas de hidrógeno como una inversión sostenible, según la taxonomía de la UE, incorporando un enfoque de toma de decisiones de triple impacto que incluye los aspectos ambientales, sociales y económicos del ciclo de vida. Las conclusiones que se extraigan, se integrarán en el Libro Blanco de eGHOST, un documento de orientación y referencia para cualquier futuro proyecto de ecodiseño de tecnologías de hidrógeno.

El IMDEA Energía coordina el proyecto de tres años de duración, en el que participan socios internacionales de reconocido prestigio en los campos de la energía, las tecnologías del hidrógeno y el análisis de sistemas, como CEA (Comisionado para la Energía Atómica y Renovables de Francia), la Universidad de Liubliana (Eslovenia), la Fundación Hidrógeno Aragón (España), SYMBIO (Francia) y el Instituto de Energía Aplicada (Japón). 

eGHOST ha recibido casi un millón de euros de financiación de la Empresa Común Pilas de Combustible e Hidrógeno («The Fuel Cells and Hydrogen 2 Joint Undertaking»), bajo el contrato Nº 101007166. Esta Empresa Común recibe el apoyo del Programa Marco de Investigación e Innovación de la Unión Europea Horizonte 2020 y de Hydrogen Europe y Hydrogen Europe Research.

Para más información: 

Más información sobre los socios :

Objetivos de Desarrollo sostenible asociados a eGHOST:

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7° Edición del congreso “WORLD HYDROGEN TECHNOLOGY CONVENTION” – WHTC2017

Autora: Gisela Orcajo Rincón-Grupo de Ingeniería Química y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos

 

En este mes de julio se reunirá en Praga a comunidad científica de hidrógeno y pilas de combustible, en la séptima edición del congreso “World Hydrogen Technology Convention” – WHTC 2017, organizado por la plataforma tecnológica del hidrógeno checa y bajo el patrocinio de la Asociación Internacional del hidrógeno (“International Association for Hydrogen Energy” -IAHE-). El objetivo de este congreso es el de ofrecer una oportunidad única para compartir los últimos hallazgos y resultados en esta materia entre toda la audiencia académica, científica y empresarial.

El tema del congreso “El Futuro puede estar más cerca de lo que crees” (“The Future Might Be Closer Than You Think”), habla de la tendencia clara hacia la integración de las energías renovables y la tecnología del hidrógeno como punto clave para la implantación de sistemas 100% renovables. Este congreso es una oportunidad para aprender también acerca de las aplicaciones innovadoras del hidrógeno y las pilas de combustible, exploración de nuevos productos y encuentro de posibles proveedores, clientes y colaboradores. Allí se debatirán temas muy interesantes referidos a esta tecnología como: fundamentos y teoría de las pilas de combustible, transporte, aplicaciones estacionarias y portátiles, producción, almacenamiento de hidrógeno, simulación y modelado, motores de combustión interna de hidrógeno, regulación y seguridad, políticas y financiación de las tecnologías del hidrógeno. Al igual que en otras ediciones de este congreso, habrá sesiones plenarias muy interesantes, donde se analizarán los éxitos, las oportunidades y los desafíos de la economía del hidrógeno.

 

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Luz solar para producir hidrógeno renovable a partir de biomasa lignocelulósica

Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Cantoblanco, 28049 Madrid

En un estudio reciente realizado en la Universidad de Cambridge se ha puesto de manifiesto que la biomasa sin procesar (serrín, hojas de vegetales, bálago de cereal) se puede convertir fácilmente  en hidrógeno limpio mediante iluminación con luz solar una disolución acuosa alcalina en la que permanece la biomasa en suspensión y a la que se añaden partículas de un fotocatalizador. El proceso opera en condiciones muy suaves, esto es, presión y temperatura ambientales, lo que contrasta con la tecnología convencional de obtención de hidrógeno a partir de biomasa mediante gasificación. La desventaja de este proceso es que la velocidad de formación de hidrógeno es muy baja.

La lignocelulosa, que es el componente principal de la biomasa del planeta, fue el origen de las reservas de petróleo. Este precursor sometido bajo los estratos sedimentarios de la corteza terrestre a elevadas presiones y temperaturas, en ausencia de aire,  durante millones de años generó las mezclas de hidrocarburos que constituyen el crudo que utilizamos en la actualidad para la producción de combustibles de transporte. Pero las reservas de petróleo han ido disminuyendo de forma muy significativa en las últimas décadas. Esto ha hecho que en la actualidad se exploren vías de transformación del material lignocelulósico en la fabricación de combustibles sintéticos y productos químicos.

La tecnología convencional de fabricación de combustibles sintéticos a partir de biomasa incluye dos etapas: una primera de gasificación para producir una mezcla gaseosa de CO y H2, y una segunda de transformación de esta mezcla en hidrocarburos. El proceso global requiere la construcción de plantas  grandes, lo que implica un coste elevado, a lo que hay que añadir una eficiencia del proceso limitada.

Recientemente un equipo de investigación del laboratorio Christian Doppler de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, ha desarrollado una metodología relativamente sencilla que permite extraer el hidrógeno presente en la biomasa lignocelulósica en un solo paso en condiciones ambientales, esto es, temperatura y presión ambiental con el único recurso de la luz solar. Esta tecnología, que ha sido publicada en la revista Nature Energy 2, 17021 (2017) (doi:10.1038/nenergy.2017.21) consiste básicamente en un simple proceso de conversión fotocatalítica. Se añaden partículas del fotocatalízador en la disolución acuosa alcalina y se mantiene en suspensión conjuntamente con la propia biomasa. El conjunto se ilumina con una lámpara que simula la luz solar. Los fotones absorbidos en las partículas de fotocatalizador son capaces de realizar la transformación del material polimérico de la biomasa y generar hidrógeno libre de monóxido de carbono u otras impurezas.

 

Figura 1. Hoja de papel colocada en una disolución alcalina iluminada con luz solar.

La limitación del proceso en la actualidad reside en la baja producción de hidrógeno. Resulta evidente que se requieren escalados sucesivos para establecer si la metodología de laboratorio alcanza un desarrollo industrial. De hecho se ha realizado una patente de aplicación de la prueba de concepto.

Bibliografía

D.W. Wakerley, M.F. Kuehnel, K.L. Orchard, K.H. Ly, T.E. Rosser and E. Reisner, Solar-driven reforming of lignocellulose to H2 with a CdS/CdOx photocatalyst, Nature Energy 2, 1 7021 (2017) (doi:10.1038/nenergy.2017.21)

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Biohidrógeno – Proyectos NREL

El biohidrógeno se define como “hidrógeno producido biológicamente”, habitualmente a partir de algas, bacterias y arqueas. El biohidrógeno es un biocombustible con gran potencial que puede obtenerse mediante cultivo específico o a partir de desechos orgánicos. En el NREL se están llevando a cabo varios proyectos dirigidos a una producción sostenible de este tipo de hidrogeno biológico.

 Autor: Gabriel Morales, Universidad Rey Juan Carlos

National Renewable Energy Laboratory (NREL) (http://www.nrel.gov/)

El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (National Renewable Energy Laboratory, NREL), con sede en Golden, Colorado, es el principal centro de investigación de los EE.UU. en temas de energías renovables y de eficiencia energética. Se trata de una institución pública, dependiente del gobierno y financiada por el Departamento de Energía (DOE). Entre sus campos de investigación más activos se encuentran: la bioenergía, la eficiencia energética en edificios, la química y nanociencia, las ciencias computacionales, la energía solar de concentración, la integración de sistemas energéticos, la energía geotérmica, las redes eléctricas avanzadas, las células de hidrógeno y de combustible, la ciencia de materiales, la energía solar fotovoltaica, la electrificación del transporte, la energía hidráulica, y la energía eólica. Está constituido por 3 centros nacionales más otros 3 centros de investigación asociados, tiene abiertos 13 programas de investigación, con una financiación acumulada de más de 350 millones de dólares, su actividad genera más de 1000 publicaciones al año, mantiene más de 800 patentes, con más de 2700 personas entre empleados e investigadores visitantes y post-doctorales.

Campus del NREL en Golden, Colorado.

Proyectos sobre biohidrógeno en el NREL

En el departamento de bioenergía del NREL se han desarrollado dos plataformas renovables para la producción sostenible de hidrógeno. Una de dichas plataformas se basa en una fermentación microbiana de azúcares (es decir, biomasa lignocelulósica) mediante la cual se pueden producir grandes cantidades de hidrógeno, conocida como fermentación oscura. Consiste en la obtención de hidrógeno a partir de compuestos orgánicos ricos en carbohidratos en ausencia de luz por la acción combinada de un grupo de bacterias anaerobias. Es un proceso complejo en el que intervienen diferentes grupos microbianos que crecen en la oscuridad, principalmente del género Enterobacter, Bacillus y Clostridium, los cuáles actúan de manera coordinada y secuencial, para descomponer la materia orgánica en ausencia de oxigeno libre. Los monosacáridos son la principal fuente de carbono, particularmente la glucosa seguida de la xilosa, el almidón, la celulosa y otras fuentes que pueden ser generadas a partir de la hidrólisis de polisacáridos, proteínas y lípidos. En ambientes anóxicos, los protones pueden actuar como un aceptor de electrones en presencia de la enzima hidrogenasa. En estas condiciones las bacterias anaerobias, sin requerimientos de energía lumínica, fermentan sustratos ricos en carbohidratos. En este proceso interactúan diversas clases de microorganismos, los cuales convierten la materia orgánica en otros compuestos, incluido el hidrógeno, y en nuevas células bacterianas.

La otra plataforma de producción sostenible de hidrógeno se basa en las algas verdes y en la capacidad innata de las cianobacterias para catalizar la producción de hidrógeno, ligándola directamente a las rutas fotosintéticas. Las algas (específicamente la Chlamydomonas reinhardtii y la Chlamydomonas moewusii) producen hidrógeno bajo ciertas condiciones. Cuando dichas algas son privadas de azufre dejan de producir oxígeno mediante fotosíntesis, y producen hidrógeno.

La clave en ambos procesos son unas metalo-enzimas, las hidrogenasas, que son enzimas que catalizan de modo reversible la oxidación de hidrógeno; y sus mecanismos catalíticos subyacentes también están siendo objeto de investigación actualmente en el NREL.

 

Proyecto de Producción Fermentativa de Hidrógeno

La biomasa lignocelulósica es una fuente atractiva para la producción de hidrógeno mediante fermentación oscura debido a su abundancia y al elevado contenido en azúcares (aprox. 40% de celulosa, y aprox. 30% de hemicelulosa). El objetivo principal del proyecto del NREL en este ámbito es conseguir una producción de hidrógeno más económica cambiando el tipo de materia prima de biomasa de elevado coste de los procesos tradicionales e incrementando el bajo rendimiento molar de hidrógeno (mol H2/mol hexosa).

Para disminuir los costes de la biomasa, el NREL ha desarrollado la bacteria degradadora de celulosa Clostridium thermocellumpara convertir directamente la celulosa/hemicelulosa en hidrógeno sin depender de un costoso cóctel de enzimas hidrolíticas en una configuración de bioproceso integrado. Para mejorar el rendimiento molar de hidrógeno, se ha desarrollado una caja de herramientas (“toolkit”) genética, una tecnología que facilita la manipulación de las rutas metabólicas de C. thermocellum para dirigir un mayor flujo celular hacia la producción de hidrógeno. Además, se puede producir más hidrógeno a partir de la corriente residual de la fermentación (acetato, lactato, formiato, etanol) usando una célula de electrólisis microbiana (MEC). Esta integración fermentación oscura-MEC, desarrollada en colaboración con la Penn State University, ha permitido alcanzar un rendimiento molar a hidrógeno combinado de 10, el mayor publicado hasta la fecha.

 

Proyecto de Producción Fotobiológica de Hidrógeno

Empleando la energía del sol y los electrones del agua, tanto las algas verdes Chlamydomonas reinhardtii como las cianobacteriasSynechocystis sp. PCC 6803 son microorganismos fotosintéticos modelo para la producción de hidrógeno renovable. Una importante barrera técnica para la producción sostenible de hidrógeno fotolítico es la sensibilidad de las hidrogenasas de las algas y las cianobacterias frente al oxígeno molecular (O2), subproducto inherente de la fotosíntesis oxigénica. En una estrategia para abordar dicha barrera, en el NREL se ha transformado en ambos hospedantes una hidrogenasa tolerante a O2 procedente de Clostridium acetobutylicum (una hidrogenasa-FeFe en las algas verdes) o de Rubrivivax gelatinosus (una hidrogenasa-NiFe en las cianobacterias), diseñadas para producir de forma continua hidrógeno durante el día. En una segunda estrategia, el grupo del NREL ha restringido el nutriente azufre de las algas verdes para atenuar la generación de O2 a fin de alcanzar una producción de hidrógeno simultánea durante la fotosíntesis. La sobre-expresión de las enzimas hidrogenasas y su integración en las rutas fotosintéticas del hospedante son áreas prioritarias en este campo de investigación.

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Nuevo impulso para el desarrollo de la tecnología del hidrógeno como combustible en España

Aunque en diversas ciudades de España se puede ver algún vehículo impulsado por hidrógeno, el fomento del uso de este tipo de vehículos en la sociedad pasa necesariamente (y entre otras cosas) por el desarrollo paralelo de una infraestructura de estaciones de servicio que puedan surtir hidrógeno. En este sentido, se ha puesto en marcha el proyecto H2PiyP, que creará un corredor de hidrógeno entre España, Francia y Andorra.

Autor: [Arturo J. Vizcaíno – Universidad Rey Juan Carlos]

El proyecto H2PiyR, “Corredor de Hidrógeno para la región Pirenaica”, está incluido en el programa europeo de cooperación POCTEFA 2014-2020 y dispondrá de un presupuesto total de 3,9 millones de euros, de los que 2,4 millones provienen del FEDER a través del mencionado programa.

El proyecto consiste en el desarrollo de un corredor transfronterizo de estaciones de repostaje para vehículos de hidrógeno (hidrogeneras) que conecte España, Andorra y Francia, logrando así la conexión con los países del centro y norte de Europa donde la movilidad sostenible con hidrógeno ha despegado y es una realidad. Para ello, se construirán 6 hidrogeneras, que generarán hidrógeno limpio de energías renovables, situadas estratégicamente en Zaragoza, Huesca, Fraga, Tarragona, Andorra y Pamiers. A ellas se añadirán las ya construidas en Huesca (Parque Tecnológico Walqa) y Zaragoza (Valdespartera), así como 2 que se están construyendo en Rodez y Albi, situadas al sur de Francia. Se completará así un corredor con un total de10 hidrogeneras que cubrirán un área aproximada de 500 kilómetros para vehículos basados en pila de combustible.

Entre los objetivos que persigue el proyecto, destacan: crear una red de movilidad con hidrógeno entre los distintos países de la Unión Europea, reducir las emisiones asociadas a los vehículos tradicionales, impulsar las economías locales, crear oportunidades de negocio (en especial para las PYMEs) y fomentar la innovación en tecnologías del hidrógeno en todas las áreas del conocimiento necesarias para implementar el corredor.

El pasado 12 de septiembre de 2016 tuvo lugar la reunión de lanzamiento del H2PiyR en la sede de la Fundación para el Desarrollo de Nuevas Tecnologías del Hidrógeno en Aragón, quien coordinará el proyecto durante los próximos tres años. Es de esperar que H2PiyR se convierta en un banco de ensayos a escala real para la demostración de las ventajas del uso del hidrógeno y los vehículos de pila de combustible.

Fuentes:

https://www.poctefa.eu/eje-1/

http://hidrogenoaragon.org/

 

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El Congreso Mundial del Hidrógeno se celebrará el próximo mes de Junio en Zaragoza

Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Cantoblanco, Madrid

El Congreso mundial del hidrógeno (WHEC 2016) tendrá lugar del 13 al 16 de Junio 2016 en Zaragoza. Este congreso que se celebra cada dos años es el referente a nivel mundial en energías renovables. Reúne a profesionales de las principales empresas del sector, centros de investigación y entidades públicas y privadas relacionadas con las tecnologías del hidrógeno. Al igual que en sus ediciones anteriores, es el foro más apropiado para dar a conocer los avances logrados en las tecnologías de producción, almacenamiento/distribución y uso en aplicaciones tanto fijas como móviles. Además de la faceta científico-técnica, el congreso cuenta con zonas de exposición y exhibición de nuevos prototipos, productos y servicios de empresas del sector del automóvil, así como aplicaciones ya reales y otras de futura comercialización.

La 21a edición del Congreso Mundial del Hidrógeno (WHEC 2016) tendrá lugar entre el 13 y el 16 de junio de 2016 en Zaragoza. Este congreso está organizado por la Asociación Española de Hidrógeno (AeH2), con la colaboración de la Fundación para el Desarrollo de Nuevas Tecnologías del Hidrógeno en Aragón (FHa) y bajo el auspicio de la Asociación Internacional de la Energía del Hidrógeno (IAHE). El congreso, que tiene lugar cada dos años y se celebra por primera vez en España, es el referente a nivel mundial en energías renovables, que reúne a profesionales de las principales empresas del sector, centros de investigación y entidades públicas y privadas relacionadas con las tecnologías del hidrógeno. Al igual que en sus ediciones anteriores, es el foro más apropiado para dar a conocer los avances logrados en las tecnologías de producción, almacenamiento/distribución y uso en aplicaciones tanto fijas como móviles.

Durante los cuatro días de duración, se presentarán alrededor de 800 ponencias procedentes de 58 países, junto a sesiones plenarias a cargo de prestigiosos especialistas y responsables de I+D de empresas e instituciones. Se tratarán temas clave del sector tales como el estado de la tecnología de las celdas de combustible aplicadas al transporte y la infraestructura de repostaje del hidrógeno con responsables de BMW Group, Toyota Motor Europe y NEL ASA.  Igualmente se revisarán las estrategias nacionales y las legislaciones puestas en marcha en torno al hidrógeno. Para ello cuenta con el concurso de representantes de diversas instituciones internacionales tales como la Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU) Europea, el New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), California Fuel 3 Cell Partnership (CaFCP), Canadian Hydrogen and Fuel Cell Association (CHFCA) y el National Organisation Hydrogen and Fuel Cell Technology (NOW GmbH). En otra sesión a cargo de responsables de Hydrogenics Europe e ITM Power se abordarán retos tan importantes del sector como el almacenamiento del hidrógeno y los sistemas Power-to-Gas.

Además de la componente científico-técnica, el congreso cuenta con zonas de exposición y exhibición de nuevos prototipos, productos y servicios de empresas del sector del automóvil, y de producción, desarrollo, almacenamiento, transporte y usos finales del hidrógeno, así como aplicaciones ya reales y otras de futura comercialización. Se podrán contemplar los nuevos desarrollos y avances de algunas empresas como como BMW Group, Toyota, Hydrogenics o ITM Power. Incluso se podrá ver el funcionamiento de una estación de repostaje de hidrógeno para vehículos equipados con celda de combustible (Figura 1).

Figura 1. Modelo de automóvil (Toyota Prius Aqua FT-86) equipado con celda de combustible alimentada con Hidrógeno y provisto de tanque de almacenamiento a presión elevada.

Las tecnologías del hidrógeno han experimentado un gran impulso a  nivel mundial durante la última década. El motor de este impulso radica en la aplicación en las celdas de combustible que se presentan como la mejor opción de lograr la seguridad de suministro energético y la reducción de la dependencia de los precursores fósiles, así como la necesidad de avanzar hacia un mix energético sostenible y con menor huella de carbono. La Unión Europea, con una fuerte dependencia de las energías fósiles, ha impulsado medidas dirigidas a incrementar el uso de las energías renovables dentro de la Estrategia Energética 2020 y de marcos como la Energy Roadmap 2050, donde se contemplan sistemas de almacenamiento de energía entre los que se encuentra el hidrógeno. También la Directiva 2014/94/UE para la implantación de una infraestructura para los combustibles alternativos contempla el hidrógeno, si bien la apuesta decidida de la UE se situó en 2007 con la creación del Séptimo Programa Marco de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la EU, la Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking, que ha tenido su continuación en una segunda fase dentro del programa de Investigación e Innovación H2020, establecida para el periodo 2014-2020. En el caso de España, referente en energías renovables, está siendo un gran campo de investigación para el avance en la producción y almacenamiento de hidrógeno a partir de fuentes renovables y mediante procesos sostenibles, gracias a un activo tejido de empresas y centros de referencia, junto a proyectos innovadores puestos en marcha en Comunidades Autónomas como Andalucía, Castilla-La Mancha o Aragón.

Para más información, contactar la página: http://www.whec2016

 

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Oxidación de hidrógeno en medio alcalino: Ni/N-CNT

Autor: Manuel Montiel. Universidad Autónoma de Madrid

Las pilas de combustible son dispositivos capaces de transformar en energía eléctrica y de manera efectiva la energía química almacenada en combustibles como hidrógeno o alcoholes de baja masa molecular. Dentro de las pilas de combustible, las que operan a baja temperatura (~100 ºC), han sido tradicionalmente dispositivos de membrana polimérica que trabajan en medio ácido. Para llevar a cabo el proceso electroquímico se han empleado catalizadores de Pt o metales del grupo del platino (PGMs), tanto para la oxidación de combustibles en el ánodo como para la reducción de oxígeno en el cátodo. Pero el empleo de nuevos dispositivos de membrana polimérica que trabajan en medio básico ha permitido abrir el abanico de catalizadores que se pueden emplear, tanto en el ánodo como en el cátodo [1]. Sin embargo, mientras que para el cátodo se han conseguido catalizadores con actividad comparable a la del Pt, solo algunos PGMs (Pt, Ir, Pd…) presentan una actividad adecuada para la oxidación de hidrógeno en medio alcalino, donde la reacción es más lenta.

Una alternativa al empleo de PGMs como ánodos en pilas de hidrógeno alcalinas son los catalizadores basados en níquel, como aleaciones de NiMo, NiTi o NiCoMo, o también nanopartículas de níquel decoradas con óxidos metálicos. Aunque la actividad de estos materiales es inferior a la obtenida con PGMs, se pone de manifiesto la posibilidad de abaratar los costes de las pilas de combustible de hidrógeno en medio alcalino. Recientemente Zhongbin Zhuang y colaboradores han presentado un trabajo en el que se describe la síntesis y caracterización de nanopartículas de Ni soportadas sobre nanotubos de carbono dopados con N (Ni/N-CNT) y con las que logran una actividad comparable a la del Pt en las mismas condiciones de medida [2]. Aunque los nanotubos de C dopados con N (N-CNT) tienen una actividad frente a la oxidación de hidrógeno tan baja como los nanotubos de carbono sin dopar (CNT), su empleo como soporte produce un efecto sinérgico que no se observa con estos últimos.

En este trabajo se llevaron a cabo cálculos DFT (Density Functional Theory) con dos modelos de nanopartículas cuboctaédricas de Ni (Ni13 y Ni37), investigando el efecto de la localización de los átomos de N en relación con la nanopartícula (en el centro: Nc, o en los bordes: Ne). Se observó que los clúster de Ni sin soportar o soportados sobre CNT presentan una distribución de energías de enlace Ni‑H más amplia, lo que implica mayor heterogeneidad de sitios a los que se une el H, además de que la unión a dichos sitios es más fuerte en la mayoría de los casos. Mientras, en los modelos con carbono dopado no se observan energías tan altas. Estas diferencias tienen un origen tanto electrónico (debido a transferencias de carga) como geométrico (relajación del clúster).

 (a) Distribution of site-dependent hydrogen-binding energies for each model system. (b) Distribution of relaxation energies for each model system on hydrogen-binding to each site. (c) Shifts in the d-band centre with respect to the Fermi level and binding energy at adjacent Ni sites (1,2,3) and (2,3,4).

Zhuang, Z. et al. Nickel supported on nitrogen-doped carbon nanotubes as hydrogen oxidation reaction catalyst in alkaline electrolyte. Nat. Commun. 7:10141 doi: 10.1038/ncomms10141 (2016)

Los cálculos teóricos también indican que los átomos de N que interaccionan con el centro de la nanopartícula (Nc) producen una relajación de la estructura del clúster de menor grado que para Ni o Ni/CNT, mientras que los Ne producen una relajación con una reconstrucción mínima de la estructura, relacionado con la menor fortaleza de los enlaces Ni-H que se forman. Estos efectos electrónicos y estructurales se traducen en una mayor activación de los centros implicados frente a la reacción de oxidación de hidrógeno. Así mismo, estos cálculos predicen que tamaños más pequeños de nanopartículas podrían proporcionar mayor actividad frente a esta reacción, debido a un mayor número de interacciones Ni-Ne. Como se muestra en la siguiente figura, los cálculos teóricos predicen de buen grado los resultados obtenidos para la densidad de corriente de intercambio en la reacción de oxidación de hidrógeno.

 

Unpatterned bars are the calculated exchange current densities and patterned bars are the measured values. The calculated exchange current density of Ni/Ne-graphene is shown for Ni/N-graphene. Error bars are 75% confidence intervals resulting from the regression of the volcano relationship in Supplementary Equation 2.

Bibliografía

[1] Montiel M. Materiales carbonosos dopados con N como catalizadores para pilas de combustible. 2016.

[2] Zhuang Z, Giles SA, Zheng J, Jenness GR, Caratzoulas S, Vlachos DG, et al. Nickel supported on nitrogen-doped carbon nanotubes as hydrogen oxidation reaction catalyst in alkaline electrolyte. Nature Communications. 2016;7:10141. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

 

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Sistema de Hidrógeno alimentado con energía solar en una estación de trenes en Kawasaki

Autora: Gisela Orcajo Rincón

Grupo de Ingeniería Química y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos

 

TOKYO — La Corporación Toshiba ha declarado que recibió el encargo de un sistema H2One de suministro de energía autónomo basado en hidrógeno por parte de La empresa East Japan Railway Co (JR East).

Este sistema se instalará en la estación de Musashimizonokuchi en la Linea JR Nanbu en la ciudad de Kawasaki y estará operativo en la primavera de 2017.

Este sistema de cero emisiones de CO2 utilizará energía renovable e hidrógeno mediante el uso de un sistema de gestión de energía H2One desarrollado por Toshiba, que puede suministrar electricidad de forma estable. Específicamente, consiste en un sistema de generación de electricidad solar, baterías de almacenamiento, equipos de producción de hidrógeno, tanques de almacenamiento de hidrógeno y pilas de combustible de hidrógeno puro.

Los paneles solares instalados en los techos de los trenes generan electricidad, que se utiliza para producir posteriormente hidrógeno. Ese hidrógeno es almacenado en el tanque y, en el momento de un desastre natural, por ejemplo un terremoto, es utilizado para generar electricidad con las pilas de combustible, suficiente para abastecer a la estación de trenes. En situación normal, el sistema puede abastecer electricidad y controlar de una forma óptima la cantidad de hidrógeno producido, la electricidad almacenada y generada, etc. 

JR East y la ciudad de Kawasaki se han comprometido en la utilización de la energía del hidrógeno para tener una “Eco Sute” – estación de trenes que introducen tecnologías de protección medioambiental como aquellas referidas al ahorro energético y  energías renovables.

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El Gobierno anula a última hora las ayudas al coche de hidrógeno

[Autor: Raúl Sanz-Universidad Rey Juan Carlos]

El Gobierno ha anulado a última hora del Plan de Impulso a la Movilidad con Vehículos de Energías Alternativas (Movea) las ayudas a los motores con pila de combustible de hidrógeno. Tras la reunión del Consejo de Ministros del pasado 27 de noviembre, el Ministerio de Industria anunció en una nota de prensa que el Gobierno iba a apoyar el año que viene con 16,6 millones de euros la compra de coches de combustibles alternativos a la gasolina y el gasóleo.

En esa nota se citaba de forma explícita el apoyo a los “vehículos eléctricos, de gas licuado del petróleo, de gas natural comprimido y licuado y que se propulsen con pila de combustible de hidrógeno”, además de las motos eléctricas y bicicletas de pedaleo asistidas también por motor eléctrico. En la posterior publicación del Real Decreto en el BOE, por el que se regula la concesión directa de estas ayudas, el motor de pila de hidrógeno ha quedado excluido, lo que ha causado una gran sorpresa en el sector.

La intención del Gobierno es que este plan se presente también como una oportunidad desde el punto de vista industrial, ayudando al sector del motor a posicionarse en una alternativa tecnológica clave, por lo que no se entiende ahora la discriminación al hidrógeno. Con carácter general, las solicitudes se podrán realizar a partir del 1 de enero y hasta el 15 de octubre de 2016, aunque se podrán apoyar también las adquisiciones de vehículos realizadas en 2015, desde el día siguiente al de la publicación del Real Decreto en el Boletín Oficial del Estado (BOE), que se llevó a cabo el 28 de noviembre, al día siguiente de la celebración del consejo de ministros.

La cuantía de las ayudas varía en función de la categoría del vehículo, del tipo de combustible utilizado y, en algunos casos, de otros factores, como la autonomía en modo de funcionamiento exclusivamente eléctrico. En el caso de turismos y furgonetas se incentiva el achatarramiento con 750 euros, sin ser obligatorio.

http://www.eleconomista.es/ecomotor/motor/noticias/7206393/12/15/Industria-anula-a-ultima-hora-la-ayuda-al-motor-de-hidrogeno.html

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Tokio espera hacer del hidrógeno la estrella de los Juegos Olímpicos de 2020

La olimpiada celebrada en Tokio en 1964 quedó en la memoria como la primera olimpiada transmitida en color y en directo, la olimpiada en la que se utilizó por primera vez la cámara lenta y la olimpiada en la que el tren bala fue inaugurado.  Todos esos desafíos tecnológicos que se pusieron en práctica por primera vez en esas olimpiadas hoy son tecnologías de uso común. Con ese espíritu, los organizadores de la próxima olimpiada de Tokio quieren que esta olimpiada quede en la memoria como la olimpiada que sirva de comienzo al uso extendido de las tecnologías energéticas basadas en hidrógeno.

Autor: [R. M. Navarro-  Grupo de Energía y Química Sostenibles- Instituto de Catálisis y Petroleoquímica]

Los organizadores de las olimpiadas de Tokio tienen planeado invertir 303 MM € para promover el uso del hidrógeno como vector energético de las olimpiadas. Los organizadores tienen previsto poner en funcionamiento cientos de vehículos impulsados con hidrógeno, al menos 100 autobuses operados con celdas de combustible y una red de estaciones para el suministro de hidrógeno a vehículos. También  incluyen en su planificación construir una red de conducción de hidrógeno en la villa olímpica para suministrar el hidrógeno a celdas de combustible que suministraran energía eléctrica en la residencia de los atletas y en los centros de prensa.

Los planes previstos para los Juegos Olímpicos forman parte de un plan más amplio del gobierno de Japón con el objetivo de disminuir su dependencia de los combustibles fósiles y de la energía nuclear. En una primera etapa Japón pretende producir el hidrógeno fuera de su país utilizando infraestructuras ya construidas y transportarlo mediante barcos a Japón. El fabricante de barcos Kawasaki Heavy Industries Ltd y el constructor de plantas químicas Chiyoda están ya trabajando con la compañía  Electric Power Development para producir hidrógeno a partir de carbón de baja calidad en Australia. El primer envío de hidrógeno producido en Australia tienen previsto que llegue precisamente con la inauguración de los Juegos Olímpicos de 2020. Las autoridades japonesas se están también acercando a países como Arabia Saudi y Malasia para obtener hidrógeno a partir de sus refinerías y también están evaluando la posibilidad de obtenerlo a partir de energía hidroeléctrica en países como Canadá y Rusia e importarlo via marítima a Japón.

Si la motorización fue el símbolo para Japón en sus olimpiadas del año 1964, la des-motorización va a ser el símbolo para las olimpiadas de 2020. Para alcanzar este hito se está promoviendo el uso de la bicicleta y el subsidio de vehículos alimentados con celdas de combustible. El primero de los vehículos de celda de combustible ya ha sido puesto a la venta por Toyota con su modelo Mira con un precio de 35.000€  incluyendo los incentivos gubernamentales para su compra (1/3 de su valor). Honda también tiene planeado introducir su modelo Clarity en Marzo de 2016. Para implementar el uso del hidrógeno existen ya una docena de puntos de repostaje de hidrógeno en el país con un precio equivalente al de la gasolina mediante subvención. Todos los esfuerzos que está poniendo en práctica Japón tienen como objetivo el aumentar el uso del hidrógeno para permitir reducir sus costes de producción y distribución a valores inferiores a los que tienen en la actualidad los combustibles de origen fósil. El reto al que se enfrenta Japón puede parecer imprudente pero de acuerdo a la filosofía japonesa, este reto debe ser acicate para sus compañías a la hora de innovar y crear mejores productos.

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