ACTIVIDADES Y RESULTADOS
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OBJETIVOS DEL PROYECTO
El proyecto H2BASQUE tiene como objetivo desarrollar tecnologías innovadoras (y sus componentes clave) para la generación de hidrógeno verde a un coste competitivo, siendo éste un vector energético clave para poder alcanzar la descarbonización de la economía.
1. Las tecnologías innovadoras que se van a desarrollar en el H2BASQUE son la electrólisis AEM, electrólisis PEM y generación mediante ciclos termoquímicos.
2. A su finalización, el proyecto H2BASQUE habrá desarrollado a escala laboratorio tres prototipos para la generación de hidrógeno verde basado en las tecnologías mencionadas.
3. Además, este proyecto pretende mejorar el posicionamiento científico-tecnológico y comercial de la Red Vasca de Ciencia y Tecnología y de las empresas vascas en el sector del hidrógeno y en particular en las tecnologías de generación de hidrógeno verde.
ALCANCE TECNOLÓGICO
En la ELectrólisis se utilizarán las tecnologías PEM y AEM, mientras que en los ciclos termoquímicos se desarrollarán 3 ciclos económicamente viables para la generación de hidrógeno verde en un rango de temperatura inferior a los 500°C.
Actualmente, existen dos tecnologías principales de electrólisis para la producción de hidrógeno a baja temperatura (60-80 °C): electrólisis alcalina y electrólisis PEM (Proton Exchange Membrane)
Alcalina
Tecnología bien asentada y desarrollada a nivel industrial, bajos costes de inversión.Sistemas de electrólisis PEM
Mayor eficiencia, mayores densidades de corriente (más hidrógeno producido por volumen de equipo) y con la posibilidad de generar un H2 más puro y a mayor presión que los sistemas alcalinos. Sin embargo, costes muy superiores a la tecnología alcalina, al utilizar catalizadores basados en metales preciosos.Tecnología alcalina de electrólisis AEM
Anion Exchange Membrane surge como un proceso intermedio entre ambos tipos de procesos, consiguiendo aunar las ventajas de ambas tecnologías, reduciendo los costes de fabricación y operación.-
En H2BASQUE se trabajará en las tecnologías PEM y AEM
Alcalina
Anode: 4OH- ←→ 2H2O + O2 + 4e-
Cathode: 4H2O + 4e- ←→ 2H2 + 4OH-
Proton Exchange Membrane
Anode: 2H2O ←→ O2 + 4H+ + 4e-
Cathode: 4H+ + 4e- ←→ 2H2
Anion Exchange Membrane
Anode: 4OH- ←→ 2H2O + O2 + 4e-
Cathode: 4H2O + 4e- ←→ 2H2 + 4OH-
Se utiliza energía térmica (solar, calor residual) para la activación de reacciones químicas endotérmicas con el resultado final de convertir el agua en hidrogeno y oxígeno, y la regeneración de los reactivos de partida en el ciclo inverso. La aportación de calor es, por tanto, todo lo que se necesita para que se complete el ciclo.
Ciclos inorgánicos
A día de hoy, principalmente ciclos inorgánicos: trabajan en un rango de temperatura muy alto (alrededor de 1000 °C).Ciclos orgánicos
En los últimos años, se ha comenzado a investigar en ciclos basados en compuestos orgánicos: operan a temperaturas más bajas, los que los convierte en candidatos muy interesantes. Existen aún aspectos a mejorar si se tiene como objetivo la viabilidad económica de los mismos a escala industrial: maximizar la producción de hidrógeno y mejorar la reversibilidad de los materiales-
En H2BASQUE se trabajará en el desarrollo de 3 ciclos termoquímicos económicamente viables para la generación de hidrógeno verde en un rango de temperatura inferior a los 500°C
Ciclo termoquímico para generación de hidrógeno basado en óxidos metálicos
Renewable Concentrated Solar Energy
Oxygen Releasing Step Endothermic
CLOSED
CYCLE
Pure Oxygen Recovery
Clean energy carrier for heat and electricity generation
Fuell cells (PEMCF, SOFC)
Hydrogen Generation Step Exothermic
RESULTADOS ESPERADOS
Electrólisis AEM
- Desarrollo de membranas de intercambio aniónico estables al medio alcalino.
- Desarrollo de catalizadores para electrodos.
- Desarrollo y caracterización de MEA (Membrane Electrode Assembly) con las mejores membranas y electrodos desarrollados.
- Definir y poner a punto las técnicas de caracterización de los componentes individuales (membrana, electrodo) y también de MEA.
Esta línea dispondrá de un prototipo al finalizar el proyecto, para la generación de hidrógeno verde mediante electrólisis AEM
Electrólisis PEM
- Desarrollo de membranas con elevada conductividad protónica, estabilidad química, mecánica y térmica.
- Desarrollo de catalizadores para electrodos con un contenido bajo en materiales críticos como los óxidos de iridio y rutenio, y el platino.
- Desarrollo y caracterización de MEA (Membrane Electrode Assembly) con las mejores membranas y electrodos desarrollados.
- Desarrollo de placas bipolares.
- Definición y puesta a punto de las técnicas de caracterización de los componentes individuales (membrana, electrodo, placa bipolar) y también de MEA.
Esta línea dispondrá de un prototipo al finalizar el proyecto, para la generación de hidrógeno verde mediante electrólisis PEM
Ciclos termoquímicos
- Desarrollo un ciclo termoquímico inorgánico basado en carbonato de hierro.
- Desarrollo de un ciclo termoquímico inorgánico basado en la espinela de MnFe2O4.
- Desarrollo de un ciclo termoquímico orgánico basado en silanos.
- Estudio de los ciclos termoquímicos en reactores diseñados a medida.
- Desarrollo conceptual del proceso a nivel industrial.
Esta línea dispondrá de al menos un prototipo de generación de ciclo termoquímico al finalizar el proyecto
Resultados esperados del proyecto
15 publicaciones científicas indexadas
2 tesis
dirigidas
14 publicaciones en congresos
Actividades
Activity 1. Coordinación y gestión del proyecto
Actividad 6.
Explotación y difusión
Actividad 2.
Investigación y desarrollo
Electrolizador AEM
Actividad 3.
Investigación y desarrollo
Electrolizador PEM
Actividad 4.
Desarrollo de ciclos termoquímicos innovadores para generación de hidrógeno verde
Actividad 5.
Investigación en integración de las tecnologías de generación de hidrógeno en procesos industriales
CONSORCIO
El proyecto está coordinado por TECNALIA, que además liderará la actividad en torno a la investigación y desarrollo de electrolizador AEM. El proyecto contará además con la participación de otros siete socios agentes de la Red Vasca de Ciencia Tecnología e Innovación, concretamente: CIC energiGUNE, CIDETEC, CLUSTER DE ENERGÍA, PETRONOR INNOVACION, TEKNIKER, TUBACEX INNOVACIÓN AIE, Y UPV/EHU.