Separación, almacenamiento y transporte de hidrógeno crudo integrado habilitados por un ciclo GBL/BDO reversible con catalizador inverso Al2O3/Cu. El control catalítico preciso permite la separación integrada, el almacenamiento y el transporte de hidrógeno crudo industrial. Un ciclo reversible de portador de hidrógeno orgánico GBL/BDO líquido, impulsado por un catalizador inverso Al2O3/Cu inverso tolerante a la impureza, actualiza los residuos de hidrógeno en combustible de alta pureza. Crédito: Grupo de Yifeng Zhu / Instituto Avanzado para Future Energy, Departamento de Química, Universidad de Fudan.
El hidrógeno (H2) es una molécula abundante de la tierra que se usa ampliamente en entornos industriales y pronto podría contribuir a la generación limpia y el almacenamiento de la electricidad. En particular, se puede usar para generar electricidad en celdas de combustible, lo que a su vez podría alimentar vehículos de servicio pesado o servir como sistemas de energía de respaldo.
A pesar de su potencial para varias aplicaciones del mundo real, el hidrógeno a menudo es costoso de producir, almacenar y transportar de forma segura a las ubicaciones deseadas. Además, antes de que pueda usarse, generalmente necesita ser purificado, ya que el hidrógeno producido industrialmente se mezcla típicamente con otros gases, como el monóxido de carbono (CO), el dióxido de carbono (CO₂), el nitrógeno (N₂) e hidrocarburos de luz.
Investigadores de la Universidad de Fudan y otros institutos en China recientemente idearon una nueva estrategia para separar el hidrógeno de las impurezas a bajas temperaturas, al tiempo que permiten su almacenamiento y transporte seguros. Su método propuesto, descrito en un artículo publicado En la energía de la naturaleza, se basa en una reacción química reversible entre dos compuestos orgánicos que actúan como portadores de hidrógeno, lo que permite la absorción reversible y la liberación de hidrógeno.
“Una de nuestras inspiraciones clave fue un desafío industrial apremiante en China, donde las industrias de procesos altamente desarrolladas generan grandes cantidades de hidrógeno crudo y subproducto”, dijo el profesor Yifeng Zhu, autor principal del documento, a Tech Xplore.
“Gran parte de este gas rico en hidrógeno, que a menudo contiene más del 50% en volumen de impurezas, como CO, CO₂ e hidrocarburos, se quema porque las tecnologías de recuperación convencionales como la adsorción de swing de presión y las membranas son prohibitivamente costosos e intensivos en energía. Al mismo tiempo, el despliegue de hidrógeno verde y la infraestructura de apoyo necesaria permanecen lentos por la tecnología y la tecnología de la tecnología y el alto costo de la tecnología y los altos costos.
El objetivo principal de este reciente estudio del profesor Zhu y sus colegas fue idear un enfoque escalable para facilitar el uso generalizado de hidrógeno limpio al simplificar su separación de otros gases, así como su almacenamiento y transporte. La estrategia que propusieron se basa en un ciclo catalítico de bajo costo, que implica la interconversión reversible de los compuestos γ-butirolactona (GBL) y 1,4-butanodiol (BDO).
“Usando alimentos de hidrógeno crudo con impurezas de más del 50% en volumen, GBL se hidrogenado a BDO a 170 OC, logre> 99.2% de selectividad de H2 a BDO mientras suprime las reacciones laterales”, dijo el profesor Zhu. “El BDO rico en hidrógeno se puede almacenar y transportar de forma segura utilizando infraestructura de combustible líquido existente. A la demanda, la deshidrogenación catalítica regenera GBL y libera hidrógeno de alta pureza (> 99.998%), libre de impurezas de Cox”.
Esencialmente, los investigadores utilizaron un catalizador a base de cobre económico para capturar hidrógeno a partir de corrientes de gas industriales impuras y almacenarlo en BDO, un líquido barato y seguro de aceite. En particular, este líquido se puede transportar utilizando los mismos tanques, tuberías y camiones que se utilizan actualmente para transportar otros combustibles. Cuando llega a su destino, el hidrógeno almacenado en el líquido se puede liberar fácilmente con alta pureza.
“Una ventaja clave de nuestra estrategia es que tanto el catalizador como los portadores de hidrógeno orgánico líquido o LOHC (GBL/BDO) son abundantes y económicos”, explicó el profesor Zhu.
“Además, la captura y el almacenamiento de hidrógeno ocurren en un solo paso, que simplifica el sistema general. Nuestro enfoque es seguro y escalable, ya que el portador de líquidos puede manejarse en condiciones ambientales utilizando la infraestructura de combustible existente. El sistema puede operar con alimentos de gas que contienen más del 50 % de CO y CO₂ sin desactivación de catalizador, que es una caída principal para los catalizaciones convencionales (<2 vol. Vol.
La nueva estrategia para separar, almacenar y transportar hidrógeno ideada por los investigadores es fácil de desplegar y escalable, ya que se basa en productos de bajo costo y es compatible con la infraestructura existente. En el futuro, podría ayudar a la producción de hidrógeno de alta pureza y contribuir a su uso generalizado dentro del sector energético global.
“Nuestro ciclo catalítico barato puede actualizar directamente los desechos y los recursos de hidrógeno crudo que a menudo se acampan o se ventilan en el valioso H2 de alta pureza”, dijo el profesor Zhu. “Nuestro enfoque evita los pasos de purificación costosos y utiliza la infraestructura de combustible existente, que ofrece una vía escalable para aumentar la utilización de hidrógeno global en el corto plazo. Habilitada por la activación precisa de las moléculas (H2 versus Cox) sobre el nuevo y inverso Catalyst Inverse AL2O3/CU, este trabajo también demuestra el trabajo de los avances fundamentales en la ciencia matal de la COMITIZACIÓN.
El reciente trabajo del Prof. Zhu y sus colegas de la Universidad de Fudan pronto podrían inspirar el desarrollo de enfoques catalíticos similares para simplificar la producción y distribución del hidrógeno de alta pureza. Actualmente, los investigadores están trabajando con varios socios industriales para probar y ampliar su tecnología, con un gran enfoque en validar la estabilidad a largo plazo del catalizador que emplearon y optimizar la eficiencia de su enfoque.
“Al mismo tiempo, también estamos explorando otros sistemas de portadores de hidrógeno y diseños de procesos para expandir el rango de fuentes de hidrógeno y escenarios de uso final, desde corrientes de desechos industriales hasta almacenamiento descentralizado de hidrógeno e integración de energía renovable”, agregó el profesor Zhu.
Escrito para usted por nuestro autor Ingrid Fadellieditado por Gaby Clarky verificado y revisado por Robert Egan—Este artículo es el resultado de un trabajo humano cuidadoso. Confiamos en lectores como usted para mantener vivo el periodismo científico independiente. Si este informe le importa, considere un donación (especialmente mensual). Obtendrá una cuenta sin anuncios como agradecimiento.
Más información: Yue Chen et al, un ciclo catalítico que permite la separación, almacenamiento y transporte de hidrógeno crudo, energía natural (2025). Dos: 10.1038/s41560-025-01806-9
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Cita: Un ciclo catalítico de bajo costo podría avanzar en la separación, el almacenamiento y el transporte de hidrógeno (2025, 6 de agosto) recuperado el 6 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-catalytic-advance-storage.html
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