Científicos desarrollan un hidrógeno verde más limpio y económico

El hidrógeno verde se considera un pilar fundamental en la transición global hacia energías más limpias. Sin embargo, su producción a gran escala sigue siendo costosa y presenta complicaciones ambientales. Uno de los métodos más utilizados, la electrólisis de membrana de intercambio de protones (PEM), es efectivo para aprovechar la energía eólica y solar, pero sigue siendo más caro que la producción de hidrógeno a partir de combustibles fósiles.

Además, existen preocupaciones ambientales. Los sistemas PEM actuales dependen de sustancias conocidas como "químicos para siempre" (PFAS), que la Unión Europea planea eliminar debido a sus riesgos para la salud y el medio ambiente. Para abordar tanto los altos costos como los problemas químicos, se lanzó el proyecto SUPREME, financiado por la UE. Durante los próximos tres años, un equipo de investigación liderado por la Universidad de Dinamarca del Sur, en colaboración con la Universidad Técnica de Graz y otros socios, desarrollará un sistema de electrólisis libre de PFAS que sea más eficiente y utilice cantidades mucho menores de materiales críticos como el iridio. El objetivo es hacer que el hidrógeno verde sea significativamente más asequible y sostenible.

Producción de hidrógeno más limpia y competitiva

La producción de hidrógeno se utiliza en grandes cantidades y su demanda seguirá creciendo en el futuro, especialmente en la producción de amoníaco, metanol y en la industria del acero, según Merit Bodner del Instituto de Ingeniería Química y Tecnología Ambiental de TU Graz. "Si logramos evitar el uso de sustancias dañinas en la producción de hidrógeno verde y podemos acercar su precio al de los combustibles fósiles, habremos dado un paso importante hacia la transición ecológica. Esto también lo hará más atractivo para otras aplicaciones, como el almacenamiento de energía excedente de fuentes renovables".

El hidrógeno ya juega un papel central en procesos industriales importantes, y se espera que su demanda crezca. Hacer su producción más limpia y competitiva con el hidrógeno basado en combustibles fósiles podría acelerar su uso no solo en la industria pesada, sino también como forma de almacenar energía renovable excedente.

Materiales libres de PFAS y membranas avanzadas

La TU Graz tiene un papel fundamental en la evaluación de alternativas más seguras. El equipo de Bodner está revisando materiales libres de PFAS disponibles comercialmente y comparando su rendimiento con los estándares actuales de la industria. Una pregunta clave es si estos materiales más sostenibles pueden igualar la durabilidad y eficiencia requeridas para su uso industrial continuo.

Por su parte, el Consejo de Ciencia y Tecnología de Turquía, TÜBITAK, se centra en el desarrollo de membranas. Este grupo trabaja en una nueva generación de membranas microporosas libres de PFAS, diseñadas para su uso en sistemas de electrólisis futuros.

Reducción y reciclaje de iridio

Otro enfoque importante es reducir la dependencia del iridio, un costoso metal del grupo del platino utilizado en la electrólisis PEM. La Universidad de Dinamarca del Sur y la empresa británica de metales y catalizadores Ceimig están explorando formas de reducir el uso de iridio hasta en un 75 por ciento. También están desarrollando métodos de reciclaje que podrían recuperar alrededor del 90 por ciento del iridio aún necesario.

Otros socios contribuyen con componentes especializados. Fraunhofer ISE en Alemania fabrica las unidades de electrodos de membrana, mientras que la empresa noruega de hidrógeno Element One Energy AS (EoneE) está diseñando un nuevo electrólito rotativo destinado a mejorar el rendimiento del sistema.

El proyecto cuenta con financiamiento a través de CETPartnership, la Asociación para la Transición Energética Limpia, bajo la convocatoria conjunta de investigación de 2024, y es cofinanciado por la Comisión Europea (GA N°101069750).