Toyota ha colabarado con el DIFFER, una unión que ha dado como fruto una célula fotoelectroquímica mediante la que se obtiene hidrógeno a partir del aire

Las alternativas a los combustibles tradicionales son cada vez más notables en el mercado actual, donde el hidrógeno está comenzando a obtener un gran protagonismo. Toyota, una de las firmas pioneras en recurrir a dicho sustento de vida, ha querido seguir profundizando tanto en su investigación como en su aplicación. Para ello, la firma nipona ha recurrido al DIFFER -Instituto holandés de investigación energética fundamental- con quien ha conseguido desarrollar un sistema que permite obtener dicho componente a partir del aire, un proceso que podría revolucionar al automóvil del mañana.

Ambas entidades han encontrado una serie de intereses en común que les ha permitido colaborar en busca de agilizar no solo el proceso de obtención del hidrógeno, sino también para dar lugar a una mayor autonomía y a mejores prestaciones. Para ello, tanto Toyota como DIFFER han desarrollado una célula fotoelectroquímica que, pese a que aún se encuentra en fase de prototipo, promete unas importantes proezas.

Dos objetivos que deben de ser cumplidos

Tanto Toyota como DIFFER cuentan con dos objetivos que quieren cumplir y alcanzar a toda costa. En una primera instancia nos encontramos con el deseo de eliminar esa dependencia de los combustibles fósiles; mientras que el segundo se centra en reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Para llevarlos a cabo, tanto la firma japonesa como el Instituto de investigación han escogido al hidrógeno como candidato idóneo.

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Esto se debe a que, cuando el hidrógeno se mezcla con oxígeno en una pila de combustible, se genera electricidad y la cual es empleada para mover al vehículo. Con esta premisa, tanto Toyota -que ya recurre al hidrógeno como sustento de vida para uno de sus modelos– como DIFFER han comenzado a indagar más. Es por esto que la firma japonesa ha recurrido al grupo de Procesos Catalíticos y Electroquímicos para Aplicaciones Energéticas de DIFFER, encabezado por Mihalis Tsampas.

Dicho grupo ya había trabajado en un método para separar el agua en estado gaseoso en lugar de en estado líquido, que es mucho más común. “Trabajar con gas en lugar de con líquido tiene varias ventajas”, explica Tsampas, «los líquidos presentan ciertos problemas técnicos, como la formación no deseada de burbujas. Además, al utilizar agua en estado gaseoso y no en estado líquido, no necesitamos instalaciones costosas para purificar el agua. Y, por último, puesto que solo utilizamos el agua presente en el aire que nos rodea, nuestra tecnologías también es aplicable a lugares remotos donde no hay agua disponible”.

El hidrógeno obtenido a partir del aire gracias a una célula fotoelectroquímica

Gracias a la cooperación de los ingenieros de ambas empresas se ha podido desarrollar una célula fotoelectroquímica que, pese a que aún se presenta como un prototipo, alcanzó el 70% del rendimiento que se obtiene al llenar un dispositivo equivalente con agua. Esta célula se encuentra en estado sólido y, por primera vez, es capaz de obtener agua del aire y luego generar hidrógeno gracias a la incidencia de la luz solar. Para ello, el sistema consta de unas membranas de electrolitos poliméricos, unos fotoelectrodos porosos y unos materiales que absorben el agua, combinados en un dispositivo de diseño especial integrado en la membrana.

Pese a los buenos resultados obtenidos, tanto Toyota como el DIFFER continuarán investigando para conseguir ofrecer un sistema de producción y el cual sea 100% eficaz. “En nuestro primer prototipo, utilizamos fotoelectrodos que se sabe que son muy estables. Sin embargo, el material empleado solo absorbe la luz ultravioleta, que supone menos del cinco por ciento de toda la luz solar que llega a la Tierra”, explica Tsampas, quien añade: “El siguiente paso, por tanto, es aplicar materiales de vanguardia y optimizar la estructura del sistema para incrementar tanto la entrada de agua como la cantidad de luz solar que se absorbe”.

Una vez que hayan superado este escalón que plantea Mihalis Tsampas, las labores de investigación se centrarán en ampliar la escala de tecnología. Para ello, será necesario aumentar el tamaño de la células fotoelectroquímicas, al menos en dos o tres órdenes de magnitud. Esto se debe a que declaran una medida de alrededor de un centímetro cuadrado, un tamaño que impide que sean económicamente viables.