Innovación en hidrógeno: Proyecto para ampliar la tecnología AEM a aplicaciones industriales

La investigación y la industria han reconocido el potencial de la electrólisis alcalina AEM y esperan un rápido desarrollo de la tecnología durante la próxima década. Fraunhofer IFAM y Sunfire, junto con el socio canadiense de materiales Ionomr Innovations, lanzan ahora el proyecto de investigación "Integrate" para aplicar la prometedora tecnología a escala industrial.

Para producir hidrógeno ecológico rentable, la industria y las empresas energéticas necesitan electrolizadores eficientes a gran escala. Tecnologías como la electrólisis alcalina presurizada o a alta temperatura ya se están instalando en entornos industriales. Otro enfoque muy prometedor es la tecnología de membrana de intercambio aniónico (AEM).

La electrólisis AEM combina las ventajas técnicas respectivas de la electrólisis de membrana de intercambio polimérico (PEM) y la electrólisis alcalina (AEL). La alta densidad de potencia, la flexibilidad y la gran pureza del gas son cualidades que la tecnología AEM tiene en común con la tecnología PEM. Además, la tecnología AEM se caracteriza por sus materiales baratos y no críticos, similares a los de la tecnología AEL. Así pues, la electrólisis AEM tiene el potencial de establecer nuevos estándares en el mercado de la electrólisis en lo que respecta a los costes de explotación y de inversión.

Fraunhofer IFAM pretende ahora validar estas ventajas en el marco del proyecto "Integrate". Junto con la empresa de electrólisis Sunfire y los socios canadienses Ionomr Innovations, el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC), la Universidad Simon Fraser y la Universidad de Alberta, colabora en el desarrollo de un electrolizador AEM en el rango de kW de dos dígitos superiores y en la validación de su viabilidad técnica en condiciones industrialmente relevantes para su posterior ampliación.

En sus instalaciones de Dresde, Sunfire proporcionará un banco de pruebas con una célula de electrólisis para medir el rendimiento de la pila AEM. "Con el proyecto 'Integrate', estamos demostrando nuestra fuerza innovadora y nuestro papel pionero en el creciente mercado mundial de la electrólisis", afirma Christian von Olshausen, director técnico de Sunfire. "Estamos orgullosos de asociarnos con socios tecnológicos y de investigación de alto calibre y de reforzar nuestra colaboración germano-canadiense".

Tanto Fraunhofer IFAM como Sunfire cuentan con muchos años de experiencia en el campo de la electrólisis. Mientras que Sunfire, como fabricante de electrolizadores, tiene su principal competencia en las tecnologías de electrólisis y la integración de sistemas, Fraunhofer IFAM, como institución no universitaria, se centra en la investigación aplicada y el desarrollo y cualificación de materiales para pilas alcalinas.

En el proyecto "Integrate", el instituto diseña y optimiza grupos de catalizadores metálicos sin platino estables a largo plazo y de alto rendimiento para su uso en entornos alcalinos diluidos. Además, se optimizan las capas porosas de transporte (PTL). Una vez identificados los catalizadores prometedores y una PTL, Fraunhofer IFAM producirá electrodos que se probarán en el entorno de pruebas industriales de Sunfire. En función de los resultados, el banco de pruebas se modificará en consecuencia para que pueda funcionar con AEM a largo plazo.

Clemens Kubeil, Asistente de Investigación del Departamento de Tecnología del Hidrógeno responsable del proyecto en el instituto, añade: "El proceso de producción en el Fraunhofer IFAM aportará una valiosa experiencia en el manejo de electrodos del tamaño requerido, de modo que no sea necesario desarrollar desde cero ningún proceso para su ampliación a escala industrial."

El director general de Ionomr Innovations, Bill Haberlin, afirma: "Las membranas alcalinas Aemion+® de Ionomr que se utilizan en esta aplicación son duraderas, ultraestables y maximizan el rendimiento sin los costosos componentes tradicionales para la electrólisis del agua, como el iridio, el platino y el titanio, sustituyéndolos por materiales menos costosos, como los desarrollados por Fraunhofer IFAM. Aemion® permite una vida útil más larga en entornos altamente básicos, se ha desarrollado pensando en aplicaciones industriales y está disponible a escala comercial y, lo que es más importante, no utiliza materiales de ácido perfluoro sulfónico (PFSA) que se están dejando de utilizar cada vez más en todo el mundo debido a la preocupación por el medio ambiente."

Desde el 1 de octubre de 2022, el proyecto ha sido financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF) durante tres años. Hergen Wolf, director de gestión de productos de Sunfire, subraya: "Actualmente, la tecnología AEM solo está disponible en el rango de kW de un solo dígito y, por lo tanto, no se puede utilizar para proyectos de hidrógeno a gran escala en la industria. Junto con nuestros socios, crearemos las condiciones para transferir esta prometedora tecnología del laboratorio a la aplicación industrial."