Soluciones innovadoras para minimizar la degradación de stacks de electrólisis y el coste de producción de hidrógeno verde
Contexto
El despliegue del mercado del hidrógeno renovable dependerá en gran medida del coste total de producción de hidrógeno (LCOH), para reducirlo es fundamental mejorar la eficiencia de los electrolizadores y reducir la degradación de sus componentes, lo cual tiene un gran impacto en su rendimiento y vida útil.
En condiciones de operación intermitentes como en los sistemas acoplados a energía renovable, la eficiencia y durabilidad de los electrolizadores se ve enormemente afectada y depende en gran medida del diseño y componentes del stack, así como de las condiciones de operación.
reto
IRAUNKOR busca investigar exhaustivamente el impacto de las condiciones de operación en la degradación de stacks de baja temperatura durante toda su vida útil mediante protocolos estandarizados.
El conocimiento sobre los parámetros de degradación adquirido durante el proyecto permitirá desarrollar soluciones innovadoras que minimicen dicha degradación, posibilitando la producción de hidrógeno verde a un coste competitivo.
Parámetros críticos y mecanismos de degración
Parámetros críticos
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Altas densidades de corriente
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Arranques y paradas frecuentes
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Fluctuación de corriente
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Pendientes de carga
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Mecanismos de degradación
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Polarización anódica y cátodica
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Lixiviación de componentes
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Limitación de sitios activos
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Pasivación
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Disolución
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Formación de precipitados
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Corrientes inversas
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Áreas de actuación
Resultados
esperados
· Protocolos de ensayo de degradación de stakcs
· Análisis del impacto de parámetros de operación en stakcs
· Modelos de degradación bajo condiciones realistas
· Estrategias de operación óptimas para cada tecnología
Capacidades del consorcio
AWE
Stack:
- Potencia: 0,9 kW
- Área efectiva: 177 cm2
- Número de celdas: 5
- Electrolito: 30 wt.% KOH
- Flujo: 2 L/min
- Temperatura: 60ºC
- Rendimiento: 1,80V/celda @ 0.5A/cm2
PEM
Stack:
- Potencia: 0,125 kW
- Área efectiva: 25 cm2
- Número de celdas: 3
- Electrolito: Nafion
- Flujo: 1.2 L/min
- Temperatura: 40-60ºC
- Rendimiento: 1,80V/celda @ 0.5A/cm2
AEM
Stack:
- Área efectiva: 80 cm2
- Número de celdas: 6
- Electrolito: 0.2- 1 M KOH
- Flujo: 3 L/min
- Temperatura: 60ºC
- Rendimiento: 1,80 V/celda @ 1 A/cm2
infraestructuras de ensayo
- Stacks de hasta 6 celdas
- Temperatura: 100ºC
- Presión: 30 bar
- Máximo 500 A y 15 V
- Circuitos conectados y separados
- Área activa máxima: 800cm2
- Stacks de hasta 5 celdas
- Temperatura hasta 80º C
- Presión: 6 bar
- Máximo 8 A y 230 V
- Circuitos conectados y separados
- Stacks en serie y paralelo (ensayos simultáneos)
- Hasta 6 celdas con control individual
- Temperatura hasta 90ºC
- Presión: hasta 25 bar
- Máximo 50 A y 18 V
- Cátodo seco y/o húmedo
- Monoceldas: 5, 25 y/o 100cm2
Actualidad
CONSORCIO
comité asesor
“Proyecto subvencionado por el Departamento de Industria, Transición Energética y Sostenibilidad del Gobierno Vasco (Programa ELKARTEK 2025)”
