El consorcio Roll-to-Roll (R2R) es un nuevo consorcio nacional estadounidense de laboratorios que busca avanzar en métodos de fabricación eficientes, de alto rendimiento y menor coste de sistemas de pila de combustible y electrolizadores de membrana de intercambio de protones. El proyecto está liderado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), y cuenta con la participación del Laboratorio Nacional Argonne (ANL), el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL), el Laboratorio Nacional de Lawrence Berkeley y los Laboratorios Nacionales de Sandia.
La fabricación de pilas de combustible y electrolizadores de agua de alto rendimiento es fundamental para lograr un despliegue generalizado de tecnologías de hidrógeno verde de bajo coste. La fabricación roll-to-roll de materiales puede aumentar la eficiencia, reducir el desperdicio de materiales y mejorar los costes, pero existen desafíos relacionados con la síntesis de materiales, el recubrimiento, el secado y el control de calidad que deben abordarse para ampliar estos procesos para su adopción por parte de la industria.
En este contexto, el objetivo general del proyecto es reducir el riesgo y acelerar la fabricación de pilas de combustible y electrolizadores duraderos, de alto rendimiento y bajo coste. Para ello, las actividades del consorcio se centrarán en comprender la ciencia de los propios procesos de fabricación para lograr los objetivos de tasas, rendimientos y calidad del producto.
Áreas de investigación del consorcio R2R
Los laboratorios del consorcio R2R llevarán a cabo actividades de investigación, desarrollo y demostración en seis áreas temáticas y cada una de ellas estará dirigida por un laboratorio con capacidades y experiencia enfocadas en esa área.
Los primeros tres temas abordan los desafíos de fabricación que son críticos para el crecimiento de la industria del hidrógeno, y los otros tres temas son actividades transversales que se integrarán con la investigación sobre los desafíos de fabricación: ciencia del escalado de materiales, ciencia del proceso de fabricación, control de calidad, caracterización, computación avanzada y análisis tecno-económico.
Los investigadores del NREL dirigirán las actividades de investigación de los temas de control de calidad y análisis tecno-económico. Este trabajo incluye el desarrollo de herramientas de monitorización para ayudar a los fabricantes a identificar y eliminar piezas defectuosas y mejorar procesos de fabricación; comprender cómo afectan los defectos de fabricación al rendimiento del dispositivo y su durabilidad; el desarrollo de modelos de análisis para optimizar el desarrollo de procesos; y examinar el uso de energía y las emisiones.
Escalabilidad industrial
El consorcio también planea apoyar los esfuerzos de la industria a través de proyectos de acuerdos cooperativos de investigación y desarrollo que se anunciarán en los próximos meses. De esta manera, el consorcio R2R podrá ofrecer su apoyo a sus socios industriales a la hora de abordar desafíos y desarrollar procesos de fabricación asequibles. Además, un consejo asesor industrial proporcionará orientación sobre la investigación y fomentará el compromiso entre la industria R2R en general y los fabricantes de celdas y electrolizadores, y proveedores de materiales.
Las actividades de R2R complementarán el trabajo de los consorcios H2NEW y M2FCT. El consorcio R2R desarrollará procesos y vías para impulsar la escalabilidad industrial de los materiales y componentes desarrollados por H2NEW y M2FCT, y trabajará en estrecha colaboración con ambos para garantizar que se utilicen métricas, métodos y protocolos relevantes.