Así es X-SEED, el proyecto europeo con el que pretenden reducir los costes de los electrolizadores

Si hay una obsesión ahora mismo en el sector energético es encontrar la fórmula para reducir los costes del hidrógeno renovable. Ya sea con electricidad más barata o con mejores y más eficientes electrolizadores.

Este es el caso de X-SEED, el proyecto que consiste en desarrollar un renovable de forma más eficiente y a un coste de producción más bajo que los electrolizadores que actualmente se utilizan industrialmente.

“El hidrógeno renovable es una de las tecnologías clave para la descarbonización de la economía”, afirma Pau Bosch, coordinador científico del proyecto e investigador principal del grupo Sistemas BioElectroquímicos de Leitat, un centro tecnológico de referencia nacional y europeo acreditado por Acció y reconocido por el Ministerio de Economía y Competitividad.

El proyecto X-SEED con un consorcio formado por diferentes empresas europeas, Snam S.p.A., Particular Materials, Industrie De Nora y la Universidad Técnica de Dinamarca, y co-financiado por la Unión Europea y con el soporte de Clean Hydrogen Partnership, tiene como objetivo desarrollar una nueva tecnología que haga que la producción de hidrógeno renovable sea económicamente competitiva.

La nueva tecnología podrá utilizarse para producir hidrógeno renovable para una gran variedad de aplicaciones, como vehículos, generación de electricidad, procesos industriales (acero, cemento y fertilizantes) entre muchos otros, ayudando a descarbonizar nuestra economía.

El electrolizador necesita menos energía

Un electrolizador es un dispositivo que utiliza la electricidad para obtener hidrógeno y oxígeno a partir del agua, sirviendo como componente clave en la diversa gama de sistemas de generación de hidrógeno disponibles en el mercado.

El electrolizador que se desarrollará en el proyecto X-SEED se basa en una tecnología innovadora que utiliza condiciones supercríticas del agua (alta presión y temperatura).

Estas condiciones son muy diferentes de las condiciones de funcionamiento habituales de los electrolizadores comercializados actualmente, lo que permite reducir la energía necesaria para producir hidrógeno y la necesidad de materias primas escasas y caras, como catalizadores y membranas.

Además, el nuevo electrolizador cuenta con un sistema sin membrana, lo que simplifica su diseño y su fabricación. Esto también contribuye a reducir el coste de producción del hidrógeno, así como alargar el tiempo de vida del equipo.

“Creemos que el proyecto X-SEED tiene el potencial de impulsar la producción de hidrógeno renovable”, afirma Bosch. “Esta tecnología podría tener un impacto significativo en la descarbonización de la economía Europea, sobre todo en aquellas industrias que tienen procesos a alta temperatura, que son difícilmente electrificables. En estas industrias y mediante el electrolizador desarrollado en el proyecto se podría usar su calor residual para generar hidrógeno de forma muy eficiente, el cuál podría sustituir los combustibles fósiles quemados en estos procesos industrial u emplearse en otros usos”.

¿Cómo funciona el nuevo electrolizador de hidrógeno?

El electrolizador que se desarrollará en el proyecto X-SEED funciona similar que los electrolizadores comerciales, se aplica una corriente eléctrica y se hace la disociación del agua, produciendo hidrógeno y oxígeno, por ello es tan relevante medioambientalmente. La diferencia del electrolizador del proyecto X-SEED respecto a electrolizadores actuales, es que trabajará con agua en estado supercrítico (alta presión y temperatura).

Esto permite dos grandes ventajas. Por un lado, al trabajar a alta temperatura, se requiere menos energía eléctrica para hacer el proceso, por tanto, se aumenta la eficiencia energética de la producción del hidrógeno. Por otro lado, el trabajo a alta presión elimina o reduce significativamente la energía necesaria para comprimir el hidrógeno en los electrolizadores comercializados en la actualidad, haciendo así más eficiente todo el proceso de obtención de hidrógeno para diferentes aplicaciones.

Además, los electrolizadores que actualmente se están implementando industrialmente contienen una membrana necesaria para separar las reacciones de producción de hidrógeno y oxígeno y así obtener una corriente pura de hidrógeno gas. Esta membrana es una de las principales fuentes de problemas, ya que disminuye la duración del tiempo de vida del equipo y disminuye la eficiencia energética del proceso. El electrolizador del X-SEED no tiene membrana, evitando así este componente caro y limitante del generador de hidrógeno.

Gracias a las propiedades fisicoquímicas del agua en estado supercrítico y a un diseño del electrolizador creado y optimizado mediante simulaciones y modelos digitales, el oxígeno y el hidrógeno se separan dentro del electrolizador, obteniendo una corriente pura de hidrógeno sin la necesidad utilizar membranas. Esta novedosa técnica simplifica el diseño y la fabricación del electrolizador, lo que también contribuye a reducir su coste.

¿Qué beneficios ofrece el nuevo electrolizador?

El nuevo generador de hidrógeno basado en un electrolizador, desarrollado en el proyecto X-SEED, ofrece una serie de beneficios potenciales sobre los electrolizadores actuales, entre los que se incluyen:

• Una eficiencia más alta, que permite generar más hidrógeno por cada unidad de electricidad consumida.
• Un coste de producción más bajo, que permite que el hidrógeno renovable sea más asequible y económicamente competitivo con hidrógeno en comparación con combustibles fósiles.
• Un impacto ambiental menor, ya que se requiere menos materiales críticos (los materiales críticos son aquellos que son esenciales para la economía y la seguridad de un país, pero que son escasos y vulnerables a interrupciones en el suministro), y, además se generan menos residuos.
• Una vida útil más larga que los electrolizadores comercializados actualmente.

¿Cómo se desarrollará el proyecto?

El proyecto X-SEED se desarrollará durante los próximos tres años y medio, hasta 2026. En la primera parte del proyecto estará focalizado en el diseño del reactor y en la investigación y desarrollo de los catalizadores y electrodos, necesarios para construir un electrolizador**.** En la etapa final del proyecto, se construirá un prototipo del nuevo electrolizador que se probará en una planta piloto y permitirá realizar las pruebas de funcionamiento y evaluación del electrolizador X-SEED operándolo con agua en condiciones supercríticas.

Este mes de enero se ha celebrado una reunión de lanzamiento del proyecto en la sede central del centro tecnológico Leitat en Terrassa (Barcelona) del 25 al 26 de enero, en la que se han marcado las primeras líneas de actuación del proyecto que definirán los próximos pasos y avances del proyecto.

El proyecto está financiado por el programa Horizonte Europa de la Unión Europea, con un presupuesto de 3,5 millones de euros. En él participan, además de Leitat, otras 3 empresas europeas líderes en el sector del hidrógeno y las energías renovables y una reconocida universidad: Snam S.p.A., Particular Materials, Industrie De Nora and the Technical University of Denmark,

Cada equipo juega un papel

Leitat posee una amplia experiencia en la gestión financiera y administrativa de proyectos de la UE, habiendo coordinado 44 proyectos desde 2010.

Leitat cuenta con una experiencia significativa en actividades de gestión de comunicación y difusión, habiendo actuado como líder de la actividad en numerosos proyectos de la UE. A nivel técnico, Leitat dispone de equipos de electrohilado, caracterización de materiales y estaciones electroquímicas, que permiten la producción y caracterización avanzada de los catalizadores para reacciones electroquímicas de producción de oxígeno e hidrógeno.

Además, el equipo de sostenibilidad de Leitat velará por la viabilidad integral de la tecnología del proyecto X-SEED, realizando una evaluación exhaustiva desde tres perspectivas: ambiental, social y económica. Guiados por un enfoque de ciclo de vida, seleccionarán materiales y procesos que minimicen el impacto ambiental y maximicen la circularidad. A su vez, se analizarán los aspectos sociales de la tecnología para asegurar su aceptación por parte de todos los actores involucrados.

La aportación fundamental de Snam S.p.A. al proyecto reside en compartir su conocimiento sobre el manejo de hidrógeno gas (siendo una de las mayores empresas de transporte de gas de Europa). Además, como empresa italiana histórica, cuenta con una sólida red de socios industriales que podrían proporcionar aportaciones útiles para la integración de la tecnología con los procesos existentes y servir como los principales usuarios finales.

Innovación

IDN tiene cuatro centros de I+D en todo el mundo con capacidad total para la síntesis, desarrollo, optimización, caracterización y pruebas de rendimiento/vida útil de materiales electroactivos, catalizadores, recubrimientos activos, electrodos desde una escala de laboratorio hasta equipos para aplicaciones electroquímicas industriales.

Particular Materials (PMat) posee capacidades únicas en los procesos con agua supercrítica. Aprovechando estas capacidades, PMat producirá una amplia gama de catalizadores a base de metales no preciosos a partir de procesos de precipitación de metales en agua supercrítica. Además, la experiencia en ingeniería y la infraestructura de PMat en relación con los procesos de agua supercrítica serán fundamentales para el desarrollo del electrolizador capaz de funcionar en estas condiciones extremas.

DTU tiene una amplia experiencia en modelado multifísico 2D y 3D, lo que permite el diseño optimizado de las celdas de electrolisis y del apilamiento de estas para formar el stack. Esta experiencia en modelado será crucial para lograr el rendimiento óptimo del electrolizador de agua supercrítica.