Posiblemente la emergencia climática provocada por el consumo de combustibles fósiles sea el principal desafío al que se enfrenta la sociedad actual, y a los efectos del cambio climático, el continente europeo ha de sumar su dependencia energética de países con grandes conflictos geopolíticos. Para minimizar esa dependencia, la Comisión Europea puso en marcha el plan RePowerEU1, donde uno de los objetivos fundamentales es reducir la dependencia del gas natural ruso a través de la producción de hidrógeno renovable (o verde o limpio), y ha definido un objetivo de producción de 10 millones de toneladas para 2030 y otros 10 millones de hidrógeno renovable importado a Europa para el mismo año. Por ello, se espera que el hidrógeno juegue un papel fundamental para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a un mínimo del 55% para 2030, con el objetivo final de alcanzar las emisiones netas cero para 2050. Esto supone en equivalencia la instalación en territorio europeo de aproximadamente 100 GW de electrólisis para 20302. Teniendo en cuenta la relevante apuesta que otros países están realizando en el ámbito del hidrógeno (por ejemplo, China, Estados Unidos, Corea del Sur o Japón) es importante trabajar en los siguientes aspectos para que Europa lidere la innovación y pueda crear un sector potente y competitivo entorno a las tecnologías de hidrógeno3: (1) excelencia científica; (2) liderazgo industrial; (3) desarrollo de mercado; (4) impacto territorial.
Desde el punto de vista de la generación de hidrógeno, pilar fundamental de esta tecnología, es necesario desarrollar tecnologías innovadoras que permitan i) disminuir el coste, ii) reducir el uso de materiales críticos y iii) mejorar el rendimiento del proceso de producción de hidrógeno con respecto al estado del arte. Según la Estrategia Europea de Hidrógeno publicada en julio 20204, se considera hidrógeno renovable al producido mediante electrólisis de agua acoplado a electricidad de origen renovable y mediante conversión de biogás o conversión bioquímica de la biomasa. En este sentido, el proyecto HIDRURA va a enfocarse en el desarrollo de componentes clave de tecnologías innovadoras para generación de hidrógeno verde: i) electrólisis de agua de mar (Seawater electrolysis), ii) electrólisis desacoplada (Decoupling electrolysis) y iii) pirólisis de biogás. Para la electrólisis de agua de mar, se plantea la configuración AEM (Anion Exchange Membrane) en el que se alimenta una corriente de agua de mar, una corriente de KOH y electricidad de origen renovable para la generación de hidrógeno verde. En la electrólisis desacoplada, las reacciones de generación de H2 y O2 se separan mediante un electrodo intermediario redox con el objetivo de producir H2 de forma más segura y con mayor pureza. Asimismo, se necesita desarrollar una electrónica de potencia de tecnología pulsada. Finalmente, en la pirólisis de biogás, se alimenta un biogás, p. ej. procedente de una etapa de biometanización de residuos/biomasa, a un reactor avanzado de plasma para generar hidrógeno y carbono sólido”·
Aportación de CIDETEC al proyecto:
CIDETEC Surface Engineering lidera la Actividad 2, que está dedicada a la investigación y desarrollo de componentes clave de electrólisis de agua de mar, y en la que se van a desarrollar y caracterizar materiales y componentes para la celda de electrólisis, así como modelado fluidodinámico para el diseñodel stack del electrolizador.
• Desarrollo electrocatalizadores y electrodos para la reacción de desprendimiento de oxígeno (OER) en electrolizadores de agua de mar.
• Desarrollo electrocatalizadores y electrodos para la reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER) en electrolizadores de agua de mar.
• Manufactura de conjuntos membrana electrodos (MEA) para electrolizadores de agua de mar y su caracterización en celda de electrólisis.