Energetica. Abril 2022

Producción de hidrógeno verde en electrolizadores de membrana protónica: retos materiales En el contexto de la producción de hidrógeno verde, la intermitencia de las fuentes de energía renovable, tales como la eólica o solar, hace particularmente adecuado el uso de electrolizadores de tipo PEM, debido a su buena capacidad de adaptación y respuesta con respecto a condiciones de operación variables, en comparación con otros tipos de electrolizadores. FRANCISCO ALCAIDE JEFE DE PROYECTO, CIDETEC ENERGY STORAGE OSCAR MIGUEL DEPUTY DIRECTOR, CIDETEC ENERGY STORAGE E l hidrógeno se ha convertido en un componente clave en la transición energética, auspiciado por los ob- jetivos medioambientales y políticas que emanan de la Unión Europea y de los paí- ses del entorno, con la mirada puesta en la neutralidad climática de 2050. Actualmente, son varios los países que ya han presentado sus Estrategias de Hidrógeno, con objeto de apoyar e impulsar el sector, lo que constituye el primer paso para lograr el despliegue de las tecnologías del hidrógeno en toda su ca- dena de valor, contribuyendo a la descarbo- nización de sectores, tales como la industria pesada y el transporte. No obstante, para lograr que tal despliegue sea efectivo en un plazo razonable es nece- sario, además, establecer directivas y nor- mas, así como un sistema de garantías de origen que incentive la inversión por parte de las empresas en hidrógeno renovable. Y es que, hoy en día, el hidrógeno verde toda- vía no es económicamente competitivo con respecto al hidrógeno gris, obtenido a partir de reformado de gas natural, ni con los com- bustibles fósiles, por lo que es necesaria una reducción de costes. Uno de los elementos que contribuyen a este sobrecoste es el elec- trolizador en el que se produce el hidrógeno. Actualmente, el hidrógeno verde se produ- ce mediante la electrólisis de agua que, en suma, consiste en la ruptura de la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno, aplicando una diferencia de potencial eléctrico proce- dente de una fuente de energía renovable, por ejemplo, eólica o solar. Existen diferentes tecnologías de electrólisis en distintos esta- dios de madurez; así, por ejemplo, la electró- lisis alcalina (AE) es una tecnología madura desde hace décadas, seguida por la electró- lisis de electrolito de membrana polimérica de intercambio de protones (PEMWE), mien- tras que las celdas electrólisis de óxido sóli- do (SOEC) y de membrana de intercambio aniónico (AEME) presentan un menor grado de madurez tecnológica. En el contexto de la producción de hidró- geno verde, la intermitencia de las fuentes de energía renovable, tales como la eólica o solar, hace particularmente adecuado el uso de electrolizadores de tipo PEM, debido a su buena capacidad de adaptación y respues- ta con respecto a condiciones de operación variables, en comparación con otros tipos de electrolizadores. En este sentido, este artícu- lo pretende dar unas pinceladas acerca de los retos materiales a los que se enfrentan los electrolizadores de tipo PEM, para contri- buir a la disminución de los gastos de capital asociados a los sistemas de producción de hidrógeno verde. Un electrolizador de electrolito de mem- brana polimérica de intercambio de pro- tones (PEMWE) está constituido por celdas individuales, denominadas conjunto mem- brana-electrodos o MEA, las cuales constan de un cátodo en el que tiene lugar la reacción de desprendimiento de hidrógeno (HER), un ánodo en el que transcurre la reacción de desprendimiento de oxígeno (OER) y una membrana polimérica, que hace las veces de separador y electrolito conductor de pro- tones (H+). Los MEA se disponen entre placas terminales o bipolares metálicas colectoras de corriente formando un sándwich que, re- petido adecuadamente un cierto número de hidrógeno 58 ENERGÉTICA XXI · 215 · ABR 22