El hidrógeno verde se considera ampliamente como un pilar clave de la transición global lejos de los combustibles fósiles. Sin embargo, construirlo a escala es costoso y ambientalmente complejo. Un método de producción líder, la electrólisis PEM (membrana de intercambio de protones), funciona especialmente bien cuando la electricidad aumenta y disminuye debido a la energía eólica y solar. Sin embargo, sigue siendo mucho más caro que producir hidrógeno a partir de combustibles fósiles.
También existen preocupaciones medioambientales. Los sistemas PEM actuales dependen de las llamadas Sustancias Químicas Persistentes (PFAS), que la Unión Europea planea eliminar gradualmente debido a sus riesgos ambientales y para la salud. El objetivo del proyecto SUPREME, financiado con fondos europeos, es abordar tanto los elevados costes como los problemas químicos. Durante los próximos tres años, investigadores dirigidos por la Universidad del Sur de Dinamarca, en colaboración con la Universidad Tecnológica de Graz (TU Graz) y otros socios, desarrollarán un sistema de electrólisis libre de PFAS que es más eficiente y utiliza muchas menos materias primas críticas como el iridio. El objetivo es hacer que el hidrógeno verde sea significativamente más asequible y sostenible.
Hacer que el hidrógeno verde sea más limpio y más barato
“El hidrógeno se utiliza como materia prima en cantidades muy grandes y seguirá aumentando en el futuro. Esto incluye la producción de amoníaco, la producción de metanol y la industria del acero”, dice Merit Bodner del Instituto de Ingeniería Química y Tecnología Ambiental de la Universidad Técnica de Graz.
“Si logramos evitar el uso de sustancias nocivas en la producción de hidrógeno verde y podemos llevarlo al mismo nivel de precio que el hidrógeno fósil en términos económicos, daremos un paso importante hacia la transición verde. Esto lo hará más atractivo para otras aplicaciones, como el almacenamiento de energía excedente procedente de energías renovables”.
El hidrógeno ya desempeña un papel central en los principales procesos industriales y se espera que la demanda crezca. Hacer que su producción sea más limpia y competitiva con respecto al hidrógeno de origen fósil podría acelerar su uso no sólo en la industria pesada, sino también como medio para almacenar energía renovable adicional.
Materiales libres de PFAS y membranas mejoradas
TU Graz desempeña un papel de liderazgo en la evaluación de alternativas seguras. El equipo de Bodner está revisando materiales libres de PFAS disponibles comercialmente y comparando su desempeño con los estándares actuales de la industria. Una pregunta clave es si estos materiales más duraderos pueden igualar la durabilidad y eficiencia requeridas para un uso industrial continuo.
Mientras tanto, el Consejo Turco de Ciencia y Tecnología TÜBITAK se centra en el desarrollo de membranas. El grupo está trabajando en una nueva generación de membranas microporosas libres de PFAS diseñadas para su uso en futuros sistemas de electrólisis.
Corte y reciclaje de iridio.
Otro objetivo importante es reducir la dependencia del iridio, un costoso metal del grupo del platino utilizado en la electrólisis PEM. La Universidad del Sur de Dinamarca y la empresa británica de metales y catalizadores Ceimig están explorando formas de reducir el consumo de iridio hasta en un 75 por ciento. También están desarrollando métodos de reciclaje que aún pueden recuperar alrededor del 90 por ciento del iridio necesario.
Socios adicionales están contribuyendo con contenido especial. El Fraunhofer ISE de Alemania está desarrollando la unidad de electrodo de membrana, mientras que la empresa noruega de hidrógeno Element One Energy AS (EoneE) está diseñando un nuevo electrolizador giratorio destinado a mejorar el rendimiento del sistema.
El proyecto está financiado a través de CETPpartnership, Clean Energy Transition Partnership bajo la convocatoria conjunta 2024 y cofinanciado por la Comisión Europea (GA N°101069750).
