Avances y desafíos en la producción de hidrógeno verde, azul y turquesa mediante el uso de materiales carbonosos

Abstract

Este trabajo proporciona un análisis general de los últimos avances científicos y tecnológicos en la producción de hidrógeno azul, verde y turquesa, describiendo el origen de su clasificación, diferenciación, ventajas y obstáculos encontrados en cada metodología. Se examina el valor agregado de los materiales carbonosos empleados para la obtención del hidrógeno como vector energético, destacando la contribución de sus propiedades fisicoquímicas en el mejoramiento de la eficiencia y rendimiento de producción a partir del estudio de las dificultades reportadas en las investigaciones que conforman el estado del arte, especialmente para el escalamiento desde proyectos de nivel laboratorio hacia banco e industrial. Donde materiales como el carbón activado, grafito, nanomateriales como grafeno, nanotubos y puntos de carbono obtenidos principalmente de biocarbonizados de residuos no aprovechados los cuales presentan adsorciones de 4,08 a 8,84 mmol · g ^−1 de CO2, tasas de producción de hasta 39,24 mmol·h ^ −1 · g^−1 de hidrógeno, estabilidad en la actividad electro-fotocatalítica del agua y termocatalítica del metano. Planteando finalmente, la posibilidad de aprovechar las reservas de carbón en Colombia e impulsar los objetivos delineados en la hoja de ruta para el hidrógeno verde y azul, involucrando la sustitución progresiva de fuentes de energía no renovables en el sector eléctrico de transporte, industrial y residencial. Además de, una revisión económica global sobre lo existente frente a una construcción de un sistema energético sostenible y ecológico. (Texto tomado de la fuente).

This work provides a general analysis of the latest scientific and technological advances in the production of blue, green, and turquoise hydrogen, describing the origin of their classification, differentiation, advantages, and challenges encountered in each methodology. The added value of carbonaceous materials used for hydrogen production as an energy vector is examined, highlighting the contribution of their physicochemical properties in improving production efficiency and performance based on the study of challenges reported in the state-of-theart research, particularly for scaling up from laboratory-level projects to pilot plant and industrial scale. Materials such as activated carbon, graphite, nanomaterials like graphene, nanotubes, and carbon dots obtained mainly from biochar from unused residues show CO2 adsorption capacities ranging from 4.08 to 8.84 mmol · g^−1 de CO2, hydrogen production rates of up to 39.24 mmol · h ^−1 · g ^−1, stability in electro-photocatalytic water splitting, and thermocatalytic methane splitting activities. Finally, the possibility of leveraging coal reserves in Colombia is proposed to drive the objectives outlined in the roadmap for green and blue hydrogen, involving the gradual replacement of non-renewable energy sources in the electrical, transportation, industrial, and residential sectors. Additionally, a global economic review is provided on the existing context in relation to building a sustainable and ecological energy system.