Un método más ecológico para producir hidrógeno renovable
El hidrógeno podría desempeñar un papel destacado en la transición europea hacia una energía limpia. Pero aprovechar todo su potencial requiere primero superar un obstáculo clave: la gran huella de carbono que conlleva la producción de hidrógeno. «La producción de productos químicos de gran valor, así como de combustibles limpios como el metanol, requiere hidrógeno. Sin embargo, como el hidrógeno se suele derivar de hidrocarburos, su producción genera una gran cantidad de emisiones de CO2», explica Daniel García-Sánchez, investigador experimentado del Instituto de Termodinámica Técnica del Centro Aeroespacial Alemán. Según García-Sánchez, el hidrógeno renovable podría ser la respuesta. «La tecnología más adecuada para producir hidrógeno renovable es la electrólisis del agua con membrana de intercambio de protones o PEMWE, por sus siglas en inglés», comenta el investigador. Así las cosas, la PEMWE conlleva sus propios problemas ambientales, ya que requiere el uso de materias primas fundamentales (MPF). «La dependencia de la PEMWE de catalizadores de metales preciosos y de componentes caros de titanio supone una seria amenaza para lograr la ampliación y comercialización de esta tecnología», agrega García-Sánchez. Gracias al respaldo del proyecto financiado con fondos europeos PROMET-H2, García-Sánchez dirige una investigación centrada en el desarrollo de una PEMWE más sostenible y rentable que, además, no comprometa el rendimiento ni la durabilidad. «Al lograr el equilibrio adecuado entre economía y sostenibilidad, nuestro objetivo es posicionar la PEMWE como la tecnología de elección para la producción y el almacenamiento de hidrógeno renovable», observa García-Sánchez.
Sustitución de materias primas fundamentales por otras respetuosas con el medio ambiente
La consecución de este objetivo implicaba reducir de forma sustancial el uso de MPF en la PEMWE y sustituirlas por materiales más baratos y respetuosos con el medio ambiente. En el proyecto se desarrollaron catalizadores innovadores y electrodos mejorados que disminuyen de forma notable el empleo de MPF. Las nuevas membranas recubiertas de catalizador (MRC) creadas en el marco de PROMET-H2 reducen por diez el contenido de iridio en la capa catalizadora. «La nueva MRC no solo disminuye de forma notable el uso de MPF, sino que lo hace sin comprometer el rendimiento —comenta García-Sánchez—. De hecho, nuestra innovación aumenta el rendimiento y amplía la vida útil prevista de la tecnología». El equipo del proyecto también sustituyó el uso de titanio en la PEMWE por acero inoxidable, un material muy duradero que no solo se puede fabricar con materiales reciclados, sino que además es un material reciclable. Hablando de reciclaje, otro resultado relevante del proyecto fue un nuevo método para reciclar y reutilizar MPF respetuoso con el medio ambiente. El proceso hidrometalúrgico tiene una tasa de recuperación del 100 % para el platino y del 60 % para el iridio.
Una PEMWE sostenible, de alto rendimiento y larga duración
Se prevé probar y validar el electrolizador de PROMET-H2 en una planta de producción de metanol renovable con una capacidad de producción de hidrógeno de 25 kW. Además, se espera que la tecnología de PROMET-H2 reduzca los gastos de capital hasta en un 21 % en comparación con la PEMWE convencional. «Gracias al compromiso de todos los socios del proyecto, conseguimos desarrollar una PEMWE sostenible, de alto rendimiento y larga duración con un coste de capital muy bajo —concluye García-Sánchez—. Con ello, hemos contribuido a posicionar al hidrógeno renovable como un motor viable en la transición energética de Europa». El equipo del proyecto ha publicado más de trece artículos en revistas de alto impacto, presentado su trabajo en diferentes simposios internacionales y obtenido varias patentes. Los investigadores trabajan ahora en reducir aún más los costes generales de la PEMWE y su dependencia de MPF.
Palabras clave
PROMET-H2, hidrógeno renovable, hidrógeno, materias primas fundamentales, transición energética, electrólisis del agua con membrana de intercambio de protones, PEMWE, acero inoxidable
