Por un hidrógeno verde escalable y sostenible
El hidrógeno verde es un combustible con cero emisiones producido por la electrólisis del agua y alimentado por las energías renovables. Los electrolizadores de membrana de intercambio de protones (MIP) (dispositivos que utilizan electricidad para dividir el agua) se consideran una de las tecnologías más atractivas para producir hidrógeno verde, porque funcionan bien con energías renovables. Sin embargo, un reto clave es que los electrolizadores de MIP dependen de metales del grupo del platino, caros y escasos. El iridio, por ejemplo, es un catalizador excelente de la reacción de evolución del oxígeno que puede sobrevivir a las duras condiciones ácidas del interior del electrolizador. Sin embargo, solo se producen unas ocho toneladas al año en todo el mundo, lo que supone una limitación grave. Además, los procesos de fabricación actuales, como los revestimientos catalíticos, son lentos, complejos y difíciles de controlar uniformemente, lo que no siempre es ideal para la producción en serie.
Menor dependencia de materias primas fundamentales
El equipo del proyecto Naco Tech(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, se propuso abordar estos dos problemas vinculados: cómo reducir la cantidad de materias primas fundamentales utilizada en los sistemas de hidrógeno y cómo aplicar recubrimientos catalizadores de forma más escalable y controlada. «La tecnología que propusimos consistía en aplicar una técnica denominada "sputtering" por magnetrón de alta velocidad (HMS, por sus siglas en inglés)», explica Pāvels Nazarovs, miembro del proyecto, de Naco Technologies(se abrirá en una nueva ventana), en Letonia. «La capa del catalizador se forma como un fino revestimiento nanoestructurado, con un control preciso del grosor, la composición y la carga». El objetivo de Naco Tech, que cuenta con el apoyo del Consejo Europeo de Innovación(se abrirá en una nueva ventana), era adaptar la técnica de HMS del recubrimiento por lotes a la producción de rollo a rollo, en la que las membranas u otros sustratos flexibles pueden recubrirse de forma continua. Para lograrlo, el equipo del proyecto trabajó con fabricantes de electrolizadores MIP y pilas de combustible, así como con científicos locales de la Universidad de Letonia.
Reducción significativa de la carga de iridio
El equipo pudo demostrar que con la técnica de HMS se pueden crear y aplicar revestimientos catalizadores en un solo paso, sin utilizar tintas catalizadoras ni procesos de química húmeda. «También logramos nuestro principal objetivo técnico de reducir la carga de iridio unas diez veces sin sacrificar el rendimiento», afirma Nazarovs. «En nuestras mejores configuraciones de membrana, la capa catalizadora recubierta con HMS alcanzó un rendimiento mejor que las muestras comerciales de referencia, al tiempo que utilizaba mucho menos iridio». Las membranas recubiertas de catalizador seleccionadas se probaron en una pila de electrolizadores real, con lo que se confirmó que los recubrimientos pueden funcionar en un entorno de sistema práctico y no solo en pequeñas celdas de laboratorio. «El siguiente paso es la ampliación», señala Nazarovs. «Tenemos que pasar del recubrimiento por lotes y a escala piloto a la producción continua de rollo a rollo, donde las membranas pueden recubrirse en mayores volúmenes con una calidad estable y un rendimiento repetible».
Un ciclo energético europeo más fuerte
La contribución clave de Naco Tech será conseguir que el hidrógeno verde sea más fácil de escalar y más barato de producir. «En un sentido más amplio, el hidrógeno verde puede ayudar a Europa a construir un sistema energético más completo e independiente», explica Nazarovs. «La electricidad renovable procedente de la energía eólica y solar puede utilizarse para producir hidrógeno, que luego puede almacenarse y transportarse. Así, el hidrógeno puede reutilizarse en la industria, el transporte pesado, el equilibrio energético y otros sectores difíciles de electrificar directamente». Esto tiene el potencial de crear un ciclo energético mucho más sólido en torno a los recursos renovables europeos, en lugar de depender de combustibles fósiles importados y de suministros de gas sensibles desde el punto de vista geopolítico. «El objetivo más amplio es apoyar un hidrógeno verde de menor coste, unas cadenas de suministro europeas más resilientes, una menor dependencia de la energía fósil importada y un futuro industrial más sostenible», concluye Nazarovs.
