Hidrógeno verde: una producción sostenible sin depender de recursos limitados

El equipo del proyecto HYScale, financiado con fondos europeos, está redefiniendo la producción de hidrógeno verde. Ha desarrollado satisfactoriamente materiales de alto rendimiento que reducen la dependencia de las materias primas fundamentales y de los productos químicos sintéticos denominados sustancias perfluoroalquílicas y polifluoroalquílicas (PFAS).

El hidrógeno verde es una fuente de energía sostenible y versátil que puede desempeñar un papel crucial en la descarbonización de los sectores europeos de gran consumo de energía. Sin embargo, hay que superar varios obstáculos como el coste, la durabilidad, la eficiencia y la escasez de recursos antes de que pueda adoptarse de forma generalizada.

El equipo de HYScale ha aceptado este reto. Como se describe en un artículo publicado en el sitio web del proyecto: «HYScale es la ampliación de materiales innovadores de alto rendimiento que reducen la dependencia de recursos escasos, sin comprometer el rendimiento o la eficiencia». En el proyecto se han sustituido las materias primas fundamentales y las PFAS utilizadas tradicionalmente en los electrolizadores de agua con membrana de intercambio aniónico (AEM, por sus siglas en inglés), una tecnología empleada en la producción de hidrógeno. En su lugar, se está desarrollando una alternativa más económica y respetuosa con el medio ambiente: el primer prototipo de electrolizador de AEM de 100 kW de pila única.

Las pruebas han demostrado que los nuevos materiales desarrollados en HYScale pueden ampliarse sin comprometer su rendimiento. «Las aplicaciones a gran escala ofrecen ahora resultados que coinciden con los obtenidos en pruebas de laboratorio celda única a pequeña escala, un hito crucial en el camino hacia la aplicación en la vida real», se informa en el artículo. Con ello, el proyecto está «un paso más cerca de integrar la pila en un sistema electrolizador plenamente funcional». El equipo de HYScale aspira a un gasto de capital de 400 EUR/kW y avanza hacia la validación industrial.

Llegar a este punto

Para ampliar la escala a un sistema electrolizador completo, el equipo de HYScale tuvo que optimizar primero los componentes individuales de las celdas. Se dedicaron a perfeccionar los catalizadores, las membranas y las capas porosas de transporte de las celdas de pequeña superficie para garantizar la eficacia, la durabilidad y el funcionamiento a largo plazo de cada componente.

El Consejo Nacional de Investigación italiano (CNR), entidad socia del proyecto, investigó la influencia del sustrato utilizado para el electrodo. También analizaron el tipo de capa porosa de transporte, diseñada y fabricada por Bekaert, entidad socia belga del proyecto. El coordinador del proyecto, CENmat, proporcionó sustratos recubiertos de catalizador utilizando catalizadores sin materias primas fundamentales de alto rendimiento. El CNR y su socio alemán DLR llevaron a cabo pruebas exhaustivas para evaluar el rendimiento y la estabilidad de los componentes.

Para cumplir los objetivos de escalabilidad, el equipo del proyecto también desarrolló una celda de gran superficie. El diseño incorpora soluciones especializadas para los bastidores y las capas de sellado y transporte, y se ha optimizado a fin de minimizar los pasos de mecanizado.

También se adoptó un diseño sin campo de flujo. Lo explica Nicola Briguglio, investigador del CNR: «La decisión fue impulsada por la necesidad de simplificar la arquitectura de la pila corta de AEM y reducir la complejidad de fabricación. Además, la eliminación del campo de flujo reduce el grosor total de la pila y facilita un diseño más compacto y ligero, lo que resulta beneficioso para la integración y ampliación del sistema».

Las pruebas ya están en marcha como parte de la fase de pila corta. El equipo de HYScale (HYSCALE – Economic Green Hydrogen Production at Scale via a Novel, Critical Raw Material Free, Highly Efficient and Low-CAPEX Advanced Alkaline Membrane Water Electrolysis Technology) está trabajando para integrar la pila en un sistema electrolizador totalmente funcional, lo que sentará las bases para sistemas electrolizadores más eficientes que acerquen a Europa a sus objetivos climáticos.

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