Bajo el título ‘Estructuras metálicas híbridas multicapa para ser usadas en contacto con hidrógeno,’ el proyecto H2MAT, coordinado por Mondragon Unibertsitatea, ha diseñado, fabricado y evaluado las aleaciones de alta entropía como alternativa a las limitaciones del acero usado en la actualidad en aplicaciones de transporte del hidrógeno.
Aleaciones de alta entropía
Los aceros que forman parte de los sistemas de transporte y distribución de este vector, como tuberías y válvulas, presentan el problema de fragilización que hace que pierdan propiedades mecánicas y, eventualmente, puedan sufrir roturas incontroladas. Para minimizarlo, actualmente se usan diferentes estrategias, que básicamente consisten en sobredimensionar los componentes y aplicar recubrimientos superficiales que retarden la entrada de hidrógeno en el acero.
Las aleaciones de alta entropía (High-Entropy Alloys, HEA por sus siglas en inglés,) se caracterizan por estar constituidas por varios elementos principales, los cuales presentan generalmente una composición equiatómica o cercana a esta. Estas aleaciones no presentan el problema de fragilización por hidrógeno que sí afecta a los aceros.
Por el contrario, tienen una ligera mejoría de propiedades mecánicas en presencia de hidrógeno, incluso a temperaturas criogénicas. Sin embargo, el uso de las HEA está limitado tanto por la complejidad de la ruta de procesado para llegar a componentes finales, como por su coste, por lo que actualmente no existen aplicaciones industriales de las mismas.
Investigación conjunta
Durante los dos años del proyecto, se han estado investigando las tipologías HEA base níquel y las HEA tipo Cantor (con una composición repartida entre cobalto, cromo, hierro, manganeso y níquel) de este tipo de aleación tan peculiar.
Las conclusiones han revelado las ventajas de cada una de ellas. Por un lado, las HEA tipo Cantor presentan resultados iniciales muy prometedores en cuanto a la resistencia a la fragilidad por hidrógeno, así como una muy buena compatibilidad química con aceros para crear bimetales.
Esta hibridación con los aceros es esencial debido al alto coste de la propia aleación. Es por ello que el consorcio del proyecto también ha estado investigando acerca de esta hibridación, demostrando la compatibilidad de la hibridación HEA-acero y obteniendo interfases entre los materiales hibridados por medio de diferentes tecnologías de unión ensayadas a lo largo del proyecto.
Además, H2MAT ha concluido que las HEA analizadas no presentan permeación de hidrógeno en medios acuosos ni una baja absorción en contacto con gas presurizado, mientras que la absorción de gas está afectada por la temperatura y la presión.
Portadores líquidos avanzados
El proyecto EKARRIH2 (Tecnologías clave para transporte de hidrógeno mediante portadores líquidos) ha estado orientado a desarrollar portadores líquidos avanzados de H2 y tecnologías de hidrogenación y deshidrogenación para el transporte de grandes cantidades de hidrógeno a largas distancias a un coste competitivo y de manera medioambientalmente sostenible.
La investigación en este campo es crucial para crear una infraestructura económica que permita transportar hidrógeno desde regiones que produzcan esta materia prima a bajo coste a regiones demandantes. Para el transporte masivo a larga distancia, se prevé que los portadores líquidos de hidrógeno sean una solución muy interesante.
Actualmente, se está trabajando con portadores líquidos como el amoniaco o los derivados del CO2. Sin embargo, es necesario desarrollar otras alternativas de portadores líquidos de hidrógeno más sostenibles, como los líquidos orgánicos portadores de hidrógeno (LOHC).
A lo largo de los dos años de proyecto, la investigación se ha focalizado en tres áreas principales; el desarrollo de líquidos iónicos como portadores avanzados de hidrógeno, el desarrollo de diferentes tecnologías de hidrogenación y deshidrogenación, y el desarrollo de catalizadores, electrodos o membranas como componentes clave para dichas tecnologías.
Consorcio de los proyectos
H2MAT está coordinado por Mondragon Unibertsitatea, con la participación de Azterlan, Ceit, Sidenor I+D, Tecnalia, Tubacex Innovación y UPV/EHU, además del Clúster de Energía, que estará presente en EHEC con varias ponencias, talleres y en la zona de pósteres del congreso.
EKARRIH2 está coordinado por Tecnalia, junto con los socios CIC Energigune, Cidetec, Petronor Innovación, Tekniker, UPV/EHU y el Clúster de Energía. Ambos proyectos están financiados por el programa Elkartek 2022 del departamento de Desarrollo Económico, Sostenibilidad y Medio Ambiente del Gobierno vasco.
