Impulso para la transición energética: un equipo de investigación de Kiel quiere optimizar la producción de hidrógeno
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Cuando en un futuro próximo los barcos propulsados por hidrógeno verde surquen los océanos del mundo, los científicos de Kiel también habrán aportado su contribución. Un equipo de investigadores de HAW Kiel y de la Universidad de Kiel colabora actualmente con la empresa Phi-Stone AG para optimizar la producción de hidrógeno mediante electrólisis capilar y, en última instancia, hacerla más rentable. El aumento de la eficiencia se logrará mediante materiales innovadores para la membrana y un sistema de control electrónico más inteligente. El proyecto CAPTN Energy "Materiales y fuentes de alimentación innovadores para la electrólisis del hidrógeno" recibe más de 870.000 euros del Ministerio Federal de Educación e Investigación.
La Organización Marítima Internacional de las Naciones Unidas (OMI) ha formulado un objetivo claro: Las flotas de sus 176 países miembros deberán ser neutras para el clima en 2050, y en un 40% en 2030. Se trata de un plan ambicioso, ya que en 2024 el 98,8% de los buques seguían utilizando combustibles fósiles convencionales. Por tanto, la industria marítima debe utilizar fuentes de energía neutras para el clima en el futuro. La conversión de energías renovables en hidrógeno verde mediante electrólisis resulta especialmente atractiva para la transición energética marítima. El hidrógeno así producido puede utilizarse para propulsar buques en forma de pilas de combustible o transformarse en otros combustibles sostenibles. El problema es que la demanda es enorme y la producción de hidrógeno sigue siendo cara e ineficiente.
Nuevos conceptos de materiales deberían permitir la electrólisis capilar a escala industrial
Aquí es precisamente donde entra en juego el proyecto CAPTN Energy "Materiales y fuentes de alimentación innovadores para la electrólisis del hidrógeno". Los socios de cooperación HAW Kiel y CAU Kiel quieren desarrollar materiales eficientes y soluciones de suministro de energía para el proceso de electrólisis capilar en colaboración con Phi-Stone AG, con sede en Mielkendorf, cerca de Kiel. La electrólisis capilar utiliza una célula de electrólisis que produce hidrógeno y oxígeno a través de una membrana porosa e hidrófila. La electrólisis convencional tiene una eficiencia de entre el 60% y el 80%, mientras que la electrólisis capilar promete eficiencias muy superiores al 90%, explica el Prof. Dr. Rainer Adelung, jefe del grupo de trabajo sobre nanomateriales funcionales del Instituto de Ciencia de Materiales de la Universidad de Kiel. Este proceso ya es muy eficiente: "Sin embargo, inicialmente sólo se presentó como un concepto de investigación. Necesitamos nuevos conceptos de materiales altamente escalables para la electrólisis capilar que permitan una electrólisis rentable a escala industrial. Queremos desarrollarlos en el marco del proyecto".
Semiconductores de potencia de nitruro de galio para controlar más eficazmente las células de electrólisis
Otra clave para lograr una mayor eficiencia y, por tanto, una producción más rentable de hidrógeno reside en el control de la célula de electrólisis, que genera el voltaje necesario para el proceso de electrólisis. El director general del proyecto, Ulf Schümann (HAW Kiel), desarrollará el sistema de control como parte del proyecto. Schümann está investigando hasta qué punto la pulsación de la tensión puede aumentar la eficiencia de la célula de electrólisis. El catedrático de Electrónica de Potencia y Accionamientos Eléctricos se centra en los semiconductores de potencia de nitruro de galio. "Hasta ahora se han utilizado semiconductores de potencia basados en silicio. El nitruro de galio como material tiene el potencial de ser mucho más eficiente, ya que tiene una resistencia en estado encendido significativamente menor", explica Schümann.
Los costes por kilogramo de hidrógeno y, por tanto, la eficiencia de la cadena de valor en la producción de hidrógeno son cruciales para el éxito de la transición energética, subraya Schümann. Actualmente, se necesitan unos 52,5 kWh de energía eléctrica por kilogramo de hidrógeno. La electrólisis capilar promete reducir la demanda energética a menos de 42 kWh por kilogramo de hidrógeno. "Esto reduce el consumo de energía en un 20%", explica Schümann. Naturalmente, esto repercute directamente en el coste de producción y el precio del hidrógeno".
Un socio industrial aporta óxido de zinc tetrapodal
El tercer socio del proyecto es Phi-Stone AG, una empresa surgida de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Kiel. El socio industrial, explica el Dr. Daniel Hugenbusch, Director del Departamento de Investigación y Desarrollo, producirá los materiales capilares escalables que se van a desarrollar: "Phi-Stone AG produce el llamado óxido de zinc tetrapodal en condiciones de sala blanca a escala altamente escalada, que se utiliza en productos médicos y cosméticos por sus extraordinarias propiedades antimicrobianas. Desde un punto de vista técnico, existen otras áreas de aplicación, ya que el óxido de zinc tetrapodal como material de plantilla, es decir, agente de moldeo, es la base de un gran número de materiales innovadores. Aprovecharemos estas propiedades para los materiales de electrodos desarrollados paralelamente en el marco de este proyecto".
Los gobiernos federal y estatal apoyan el proyecto CAPTN Energy
¡El proyecto CAPTN Energy de Kiel "Materiales innovadores y fuentes de alimentación para la electrólisis de hidrógeno" está financiado por el Ministerio Federal de Investigación, Tecnología y Espacio con unos 870.000 euros como parte del programa WIR! El Ministerio de Transición Energética, Protección del Clima, Medio Ambiente y Naturaleza del Estado de Schleswig-Holstein participa con una cofinanciación. El proyecto tendrá una duración de tres años.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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