El National Renewable Energy Laboratory (NREL) y la empresa de hidrógeno limpio Electric Hydrogen han firmado un acuerdo para desarrollar componentes de electrolizadores de alto rendimiento que ayuden a ampliar el hidrógeno limpio e inventar nuevas oportunidades de descarbonización.
La colaboración, de tres años y 3,6 millones de dólares, diagnosticará las fuentes de degradación en las celdas de electrólisis comerciales y validará los diseños avanzados que utilizan corrientes de pila más altas.
“Electric Hydrogen está diseñando un producto de alto rendimiento para la electrólisis del agua, algo que podría ampliarse a aplicaciones comerciales significativas”, dijo Guido Bender, investigador principal del NREL en el proyecto. “El NREL tiene un hardware bastante único para probar las pilas de electrolizadores; esto nos permitirá caracterizar la eficiencia, la durabilidad y el rendimiento en una serie de condiciones de funcionamiento”.
Aunque la asociación permitirá adquirir conocimientos fundamentalmente nuevos sobre las tecnologías de hidrógeno renovable, otros aspectos parecen un déjà vu: varios de los miembros del equipo del NREL y de Electric Hydrogen también estuvieron detrás del éxito de una larga colaboración entre el NREL y First Solar, que acabó comercializando la energía solar fotovoltaica de teluro de cadmio.
La colaboración de Electric Hydrogen espera repetir ese notable progreso ampliando una vez más los límites de la próxima tecnología, esta vez para el hidrógeno renovable, un recurso energético que tiene el potencial de descarbonizar los sectores más contaminantes.
“Nuestro objetivo es construir una electrólisis a escala industrial para que las industrias con mucho carbono puedan adaptarse”, dijo David Eaglesham, cofundador y director de tecnología de Electric Hydrogen. “El NREL tiene un historial de ayudar a las tecnologías emergentes a escalar a mercados más grandes, y confiamos en que esta colaboración logre avances similares para el hidrógeno renovable”.
La analogía con el auge de la energía solar es profunda: Al igual que la solar hace dos décadas, el hidrógeno limpio se encuentra actualmente en el limbo de la rentabilidad, frenado por los elevados costes de capital de los electrolizadores.
Sin embargo, el Departamento de Energía de EE.UU. (U.S. Department of Energy, DOE, Por sus siglas en inglés) espera cambiar esta situación con su “Energy Earthshot” para el hidrógeno, o “Hydrogen Shot”, como se denomina comúnmente, una iniciativa para reducir los costes del hidrógeno limpio en un 80% hasta 1 dólar por kilogramo en una década.
La asociación de Electric Hydrogen se inscribe en esta estrategia al abordar los componentes en los que podrían reducirse los costes.
“Esta asociación crea valor en múltiples direcciones”, dijo Bender. “Mientras Electric Hydrogen desarrolla su producto, nosotros desarrollamos nuestras capacidades de investigación para ser más sensibles a la degradación de los dispositivos y, como resultado, toda la industria de las renovables se beneficia a medida que alcanzamos nuevos puntos de referencia en cuanto a costes y rendimiento”.
Este proyecto se basa en más de una década de inversión en investigación y capacidad en el NREL por parte de la Oficina de Tecnologías de Hidrógeno y Pilas de Combustible del DOE y apoya la visión H2@Scale del DOE para el hidrógeno limpio en múltiples aplicaciones y sectores económicos. Complementará el trabajo en curso a través de dos consorcios multi-laboratorios liderados por el NREL:
Hidrógeno a partir de la electrólisis del agua de próxima generación (H2NEW), centrado en la integración de materiales y componentes, fabricación y escalado para ayudar a apoyar el despliegue de la gran industria de electrolizadores duraderos, eficientes y de bajo coste, e HydroGEN, centrado en acelerar el desarrollo de materiales y tecnologías de separación de agua menos maduros para complementar el trabajo de H2NEW.
En el proyecto de hidrógeno eléctrico, los investigadores estudiarán específicamente la electrólisis de membrana de intercambio de protones y los métodos de gestión del calor y la degradación con altas densidades de corriente.
Los miembros del equipo pretenden integrar y optimizar múltiples capas de ingeniería especial, reduciendo el tamaño y los costes del sistema al tiempo que diseñan una futura pila a gran escala comercial.
“Hay muchos parámetros en juego en estas células”, dijo Bender. “Es un sistema muy complejo, y nos entusiasma ampliar nuestros conocimientos y comprensión a través de este proyecto para apoyar la creación de electrolizadores duraderos y eficientes de próxima generación”.
Numerosas partes interesadas y países como Estados Unidos han puesto sus ojos en el hidrógeno limpio porque es versátil y podría proporcionar un camino a corto plazo hacia sistemas energéticos libres de carbono. Entre sus ventajas, el hidrógeno podría proporcionar almacenamiento a largo plazo, puede utilizarse para producir combustibles y productos químicos sostenibles, y puede apoyar una mayor integración de las energías renovables.
Esta colaboración con Electric Hydrogen pondrá la modesta molécula en una vía rápida hacia las aplicaciones comerciales.
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