En los laboratorios del Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) se está desarrollando el proyecto Way2Hydrogen, cuyo objetivo es contribuir al desarrollo de tecnologías clave para la producción y la utilización del hidrógeno con electrolisis PEM. Este proyecto se enmarca en las líneas de investigación del instituto en componentes, modelado y simulación de pilas de combustible y electrolizadores.
La tecnología de generación de hidrógeno a través de electrólisis PEM genera altas concentraciones de hidrógeno (más de 1.000 partes por billón) en poco tiempo, el electrodo es de larga duración y bajo consumo y no necesita mantenimiento. Se trata, por tanto, de una tecnología que se suma a otros desarrollos cuyo objetivo es facilitar el cumplimiento de los objetivos de descarbonización marcados por la Comisión Europea y romper así con la dependencia de los combustibles fósiles.
ITE colabora de forma activa con este organismo a la hora de identificar barreras para el despliegue de las tecnologías de hidrógeno en Europa. De hecho, este instituto tecnológico es socio de la European Clean Hydrogen Alliance, que tiene por objetivo el despliegue de tecnologías de hidrógeno para 2030 y reúne las distintas fases de la cadena de valor del hidrógeno renovable y bajo en carbono: producción, demanda de la industria y la movilidad, entre otros sectores, así como la transmisión y distribución.
En el caso de Way2Hydrogen, el modelado y simulación de electrolizadores contribuyen a detectar ineficiencias en el diseño o en la producción de hidrógeno y, por lo tanto, puede contribuir a desarrollar electrolizadores más eficientes.
El proyecto se enmarca en la línea de ayudas del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (Ivace) a centros tecnológicos para proyectos de I+D en cooperación con empresas. En este caso concreto, Way2Hydrogen ha despertado el interés de empresas localizadas en la Comunidad Valenciana.
Modelados digitales
Este proyecto del ITE profundiza en el modelado energético, eléctrico, electroquímico y térmico de las pilas de combustible y los electrolizadores PEM para disponer de modelos digitales que permitan simular distintas condiciones de funcionamiento de estos equipos sin tener que manipular equipos reales.
Como señala el equipo investigador, al acabar el proyecto será posible ofrecer a las empresas estos modelos digitales para que evalúen la viabilidad técnica y económica sin necesidad de realizar grandes inversiones. También podrán aplicarlos al desarrollo de herramientas destinadas, por ejemplo, al mantenimiento predictivo de los equipos.
Para contribuir a la reducción del precio del hidrógeno renovable, desde los laboratorios del ITE se están analizando convertidores electrónicos para la integración directa de electrolizadores PEM con fuentes de generación renovable no gestionables, como la fotovoltaica, y se analizarán las barreras técnicas que condicionan el uso del hidrógeno a gran escala en la industria cerámica, el transporte marítimo y el transporte ferroviario.
Amplias posibilidades de aplicación
Los avances que resulten de esta investigación pueden ser utilizados por fabricantes y desarrolladores de electrolizadores, pilas de combustible y electrónica de potencia, pero también pueden ser de utilidad para los fabricantes, desarrolladores o usuarios de las tecnologías consumidoras de hidrógeno, por lo que sus desarrollos futuros son enormes.
Actualmente, Way2Hydrogen se encuentra en plena etapa de caracterización, para lo cual se están analizando los métodos y programas de simulación que mejor se adapten al propósito del proyecto e investigando tipologías de convertidores electrónicos para la integración directa de electrolizadores PEM.
Los objetivos a cumplir en esta fase son caracterizar y modelar varios elementos: el electrolizador y la pila de combustible PEM desde el punto de vista energético, eléctrico y térmico, analizando la respuesta ante distintas variables de entrada; la tecnología de conversión para la integración de sistemas de electrolizadores con producción fotovoltaica/eólica; la pila de combustible PEM (monocelda y stack) desde el punto de vista electroquímico, analizando la respuesta ante distintas variables de entrada, así como analizar la integración del hidrógeno en distintas aplicaciones.