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Novel materials and system designs for low cost, efficient and durable PEM electrolysers

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Producción de hidrógeno económica y eficiente

La electrolisis es una nueva tecnología importante para producir hidrógeno como portador de energía. Un proyecto financiado por la Unión Europea ha desarrollado nuevos materiales para electrolizadores rentables y de alta eficiencia.

Energía

La electrolisis mediante membrana electrolítica polimérica (PEM) ha demostrado sus posibilidades para producir hidrógeno y oxígeno de forma limpia y segura. A pesar de sus ventajas numerosas frente a la electrolisis alcalina, los costes de capital elevados han impedido un uso generalizado de la tecnología para producir hidrógeno. El uso de materiales caros y en abundancia, así como la duración limitada de los componentes principales de las PEM y los diseños complejos de las pilas son los principales responsables del coste elevado. Ocho socios europeos se unieron para llevar a cabo el proyecto NOVEL (Novel materials and system designs for low cost, efficient and durable PEM electrolysers), financiado por la Unión Europea, destinado a desarrollar electrolizadores de alto rendimiento con eficiencias del 75 % en la producción de hidrógeno. Como continuación de un proyecto anterior, NOVEL desarrolló y demostró nuevos materiales y una tecnología de PEM competitiva con costes menores de membranas, electrodos y placas bipolares y, además, aumentó el rendimiento de la estructura del electrodo de membrana (MEA). Los nuevos materiales también garantizan una vida útil más larga para los componentes más importantes de la PEM, así como un funcionamiento rentable del electrolizador a altas presiones. Los investigadores trabajaron exhaustivamente para identificar y mejorar los conocimientos de los principales mecanismos de degradación que afectan a las PEM. Se realizaron pruebas de degradación de celdas únicas con el fin de analizar el efecto de la temperatura y la densidad de corriente. Los resultados mostraron que la degradación de la membrana se produce principalmente en el área del cátodo. También desarrollaron nuevos materiales para las membranas y electrocatalizadores que se deberían incluir en la fabricación de MEA a gran escala. El equipo del proyecto también obtuvo nuevos recubrimientos de menor coste para las placas bipolares y los colectores de corriente, destinados a sustituir el titanio y otros materiales nobles, que resultan caros. El uso de los nuevos materiales elimina la formación de resistencias de contacto elevadas y mejora la resistencia frente a la corrosión. Una selección adecuada de los materiales de la membrana es esencial para el rendimiento, la durabilidad y el coste de las MEA. Las membranas de intercambio protónico a base de polímeros que se sintetizaron mediante injerto con radiación son una opción rentable en comparación con las membranas perfluoradas actuales.

Palabras clave

Producción de hidrógeno, membrana electrolítica polimérica, NOVEL, electrolizadores PEM, estructura de electrodo de membrana

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