ENDESA PATENTA PRODUCCION DE HIDROGENO MEDIANTE UN CICLO TERMOQUIMICO

Dentro de nuestra sección de Patentes Verdes, hoy os queremos presentar la última invención de ENDESA GENERACIÓN, S.A, Producción de hidrógeno mediante un ciclo termoquímico de disociación de agua utilizando óxidos redox.

La invención se refiere a un procedimiento de producción de hidrógeno mediante un ciclo termoquímico que comprende el uso de óxidos activos. Por tanto, la invención se puede encuadrar dentro del campo de la producción de energía, en concreto de la producción de hidrógeno.

En la actualidad el 86% del hidrógeno producido procede del reformado de hidrocarburos, sin embargo esta ruta no ofrece una solución a la problemática derivada de la dependencia a los combustibles fósiles, así como a la reducción de las emisiones de CO2. Por ello, para construir una economía de hidrógeno verdaderamente sostenible es necesario que éste sea producido a partir de fuentes y elementos renovables.

Dentro de este marco, una de las alternativas es la producción de hidrógeno a partir de agua y energía solar concentrada. Es posible realizar una ruptura directa de la molécula de agua, sin embargo este proceso presenta desventajas como la alta temperatura requerida (2227ºC) o la necesidad de separar el hidrógeno del oxígeno producido. Por este motivo, la ruptura indirecta de la molécula de agua mediante ciclos termoquímicos no sólo elimina la necesidad de separar el hidrógeno y el oxígeno si no que además la temperatura requerida para llevar a cabo la reacción es menor. Asimismo, la conversión del calor directamente en hidrógeno mediante ciclos termoquímicos es mucho más eficiente que transformando calor en electricidad o realizando la electrólisis del agua.

Dentro de los ciclos de dos etapas, aquellos basados en óxidos metálicos redox se han estudiado extensivamente por ser los sistemas más simples y eficientes en la producción cíclica de hidrógeno a partir de agua. El ciclo en dos etapas utilizando óxidos metálicos redox procede a través de una primera etapa endotérmica de reducción térmica donde el óxido pierde parcialmente oxígeno de su estructura (Ec 1) seguido de una segunda etapa exotérmica (Ec 2) correspondiente a la hidrólisis del óxido anterior parcialmente reducido para formar H2 y regenerar el óxido metálico (Ec 2).

La reacción neta es H2O + energía térmica → H2 + ½ O2.

La invención proporciona un procedimiento para la producción de hidrógeno mediante ciclos termoquímicos utilizando óxidos de cerio modificados. Estos sistemas permiten la producción de hidrógeno puro a baja temperatura, de manera cíclica, mediante la utilización de un sistema sencillo y de fácil operación. Siendo un procedimiento para la producción de hidrógeno de forma renovable y fuera del ciclo del carbono.

La invención se refiere a un procedimiento para la producción de H2 mediante la disociación de agua por un ciclo termoquímico que comprende el empleo de óxidos de cerio modificados, como catalizadores, soportados o no sobre un soporte. La presente invención también proporciona un catalizador de óxido de cerio modificado sobre un soporte, así como su procedimiento de obtención.

Un primer aspecto de la invención se refiere a un procedimiento de obtención de hidrógeno, que comprende las etapas:

a) reducción de un catalizador mediante energía térmica a una temperatura superior a 820ºC, y

b) oxidación del catalizador obtenido en la etapa (a) con vapor de agua, donde el catalizador es un óxido de cerio modificado con al menos un catión que se selecciona de la lista que comprende: Ti4+, Sr2+, Hf4+, La3+, Ba2+, Gd3+, Y3+, Pr4+, Ca2+ y cualquiera de sus combinaciones, donde porcentaje de sustitución del catión cerio es del 0,01 al 49%.

Los óxidos de cerio empleados en el procedimiento de la invención presentan un buen comportamiento en términos de actividad y estabilidad, manteniendo un área superficial superior a 5 m2/g y elevada movilidad de los iones oxígeno en la red del óxido de cerio a elevada temperatura.

El procedimiento de la invención está basado en un ciclo que incluye dos procesos acoplados, basado en la reducción y oxidación sucesiva de óxidos de cerio modificados que actúa de forma efectiva en la disociación del agua. En dicho ciclo, el primer proceso o etapa según se indicó anteriormente el óxido de cerio modificado se reduce parcialmente a temperaturas mayores a 820ºC, y en la siguiente etapa el óxido de cerio parcialmente reducido se oxida con agua captando el oxígeno de esta molécula y liberando simultáneamente hidrógeno (H2) gaseoso.

FUENTE | OEPM