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Soluciones innovadoras para minimizar la degradación de stacks de electrólisis y el coste de producción de hidrógeno verde

IRAUNKOR

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

Altas densidades de corriente
Arranques y paradas frecuentes
Fluctuación de corriente
Pendientes de carga

Mecanismos de degradación

Polarización anódica y cátodica
Lixiviación de componentes
Limitación de sitios activos
Pasivación
Disolución
Formación de precipitados
Corrientes inversas

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 1:

Potencia: 0,9 kW
Área activa: 177 cm
Número de celdas: 5
Caudal total: 60 L/h
Densidad de corriente nominal: 0,3 A/cm^2
Presión: < 8 bar

Stack 2:

Potencia: 3 kW
Área activa: 500 cm2
Número de celdas: 5
Caudal total: 100 L/h
Densidad de corriente nominal: 0,4 A/cm^2
Presión: 30 bar

PEM

Stack 1:

Potencia: 0,125 kW
Área activa: 25 cm2
Número de celdas: 5
Caudal total: 60 L/h
Densidad de corriente nominal: 1 A/cm^2
Presión: < 6 bar

Stack 2:

Potencia: 8,5 kW
Área activa: 400 cm2
Número de celdas: 5
Caudal total: 100 L/h
Densidad de corriente nominal: 3 A/cm^2
Presión: 30 bar

AEM

Stack:

Potencia: 1kW
Área activa: 80 cm2
Número de celdas: 6
Caudal total: 180 L/h
Densidad de corriente nominal: 1 A/cm^2
Presión: 0-16 bar

infraestructuras de ensayo

Banco:

Potencia máxima: 5 kW
Corriente máxima: 500 A
Voltaje máximo: 15 V
Presión máxima: 30 bar
Temperatura máxima: 90 ºC
Circuito hidráulico doble conectados y/o separados

Banco 1:

Potencia máxima: 0,5 kW
Corriente máxima: 30 A
Voltaje máximo: 60 V
Presión máxima: 6 bar
Temperatura máxima: 80 ºC
Hasta 4 stacks con circuito hidráulico conectado entre 2 stacks y/o circuitos eléctrico individual por stack

Banco 2:

Potencia máxima: 25 kW
Corriente máxima: 200 A
Voltaje máximo: 60 V
Presión máxima: 30 bar
Temperatura máxima: 120 ºC
Hasta 3 stacks con circuito hidráulico y/o eléctrico individual por stack