Innovación y competitividad en la producción de hidrógeno verde

En este sentido, las actividades y tecnologías desarrolladas dentro de H2BASQUE (2021-2022) se han extendido a través de planes complementarios de investigación conjunta actualmente en activo en todas las comunidades autónomas bajo la iniciativa H2PLAN. En Euskadi, estos planes están coordinados por Tecnalia, y cuentan con la participación de 14 entidades de la Red Vasca de Ciencia, Tecnología e Innovación (RVCTI). 

Electrólisis

Estas tecnologías comprenden la electrólisis (proceso por el cual se rompe una molécula de agua con electricidad y se obtiene hidrógeno y oxígeno; si la electricidad es de origen renovable, el hidrógeno producido también lo será) basada en membranas de intercambio de aniones (Anion Exchange Membrane, AEM por sus siglas en inglés), la electrólisis de membranas de intercambio de protones (Proton Exchange Membrane, PEM por sus siglas en inglés) y la generación de hidrógeno verde mediante ciclos termoquímicos. 

Actualmente, las dos tecnologías principales de electrólisis para la producción de hidrógeno a baja temperatura (60-80 °C) son la alcalina y la PEM. La alcalina es una tecnología bien asentada y desarrollada a nivel industrial con bajos costes de inversión. 

Por otro lado, los sistemas PEM cuentan con mayor eficiencia, mayores densidades de corriente (más hidrógeno producido por volumen de equipo) y con la posibilidad de generar un hidrógeno más puro y a mayor presión que los sistemas alcalinos. Sin embargo, el uso de catalizadores basados en metales preciosos, hace que los costes resulten muy superiores a los de la tecnología alcalina.

Ciclos termoquímicos

El proyecto también incluye el desarrollo de tres ciclos termoquímicos económicamente viables para la generación de hidrógeno verde en un rango de temperatura inferior a los 500°C. Durante este proceso, se emplea energía térmica para la activación de reacciones químicas endotérmicas con el resultado de convertir el agua en hidrógeno y oxígeno, y la regeneración de los reactivos de partida en el ciclo inverso. La aportación de calor es, por lo tanto, todo lo que se necesita para que se complete el ciclo.

En los últimos años, se ha comenzado a investigar en ciclos basados en compuestos orgánicos. Su operatividad a temperaturas más bajas los convierte en candidatos muy interesantes, aunque aún existen aspectos por mejorar si se tiene como objetivo la viabilidad económica de los mismos a escala industrial.

Resultados esperados

El proyecto en su conjunto se encuentra en la actualidad en fase de experimentación y validación, tal y como indica Ekain Fernández, Responsable de Tecnologías del Hidrógeno de Tecnalia, además de miembro del Comité Organizador de EHEC 2024 y de la Junta Directiva de la Asociación Española de Hidrógeno. “Actualmente, nos encontramos trabajando en cada uno de los componentes clave para estas tecnologías, validando experimentalmente su rendimiento y su durabilidad,” añade. 

A su finalización, se prevé el desarrollo a escala laboratorio de tres prototipos para la generación de hidrógeno verde. Respecto a la tecnología PEM, se espera conseguir componentes con bajo contenido en materiales críticos (aquellos escasos o de difícil acceso, como el iridio y el platino) y con un rendimiento adecuado para la electrólisis PEM. 

En el caso de electrólisis AEM, se trata de una tecnología más incipiente e innovadora, con mucho potencial. Dentro del proyecto, uno de los principales retos es la estabilidad y duración de los componentes (como las membranas) en las condiciones de operación del electrolizador por lo que también se está trabajando en obtener un electrolizador adecuado a larga duración.

Respecto a los ciclos termoquímicos, actualmente trabajan a muy altas temperaturas, en orden a 1000° C. En este sentido, el proyecto va encaminado a desarrollar componentes y ciclos que puedan operar con un rendimiento adecuado a temperaturas que se puedan acoplar mejor con los calores residuales que pueda haber en la industria y con un gasto energético menor, lo que supondrá un ahorro. 

El proyecto también 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; en particular, en las tecnologías de generación de hidrógeno verde.

Coordinado por Tecnalia, H2BASQUE es un proyecto de colaboración que cuenta con la participación de centros tecnológicos, universidades y unidades I+D empresariales. Está financiado por el departamento de Desarrollo Económico, Sostenibilidad y Medio Ambiente del Gobierno vasco, dentro del Programa de Ayudas a la Investigación Colaborativa en Áreas Estratégicas ELKARTEK 2021. Los planes complementarios de investigación conjunta están co-financiados por el Gobierno vasco y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia).