El hidrógeno tiene una gran importancia para la transición del sector energético hacía fuentes limpias y renovables. Puede ser producido de manera verde mediante la electrólisis de agua, utilizando fuentes de energía renovables como la eólica y la solar. El hecho de que estas fuentes de energía sean intermitentes e impredecibles, hace necesario un sistema de conversión de energía de rápida respuesta para almacenar dicha energía.  Así, los electrolizadores de membrana polimérica PEM (Proton Exchange Membrane) se presentan como una buena alternativa para gestionar las fluctuaciones de las energías intermitentes. Un componente clave de los electrolizadores PEM son las placas bipolares, ya que determinan el rendimiento y la resistencia mecánica y suponen hasta un 40% del coste total del dispositivo. Las placas bipolares presentan unos canales de distribución de flujo que sirven para la entrada del agua y la salida de los gases generados y pueden tener geometrías muy complejas.

 

Aquí es dónde métodos de fabricación tradicionales, como el mecanizado (MEC), limitan la fabricación de placas con diseños complejos de canales, ya que no son adecuados para realizar ciertas geometrías debido a las restricciones de fabricación. Como consecuencia, se requieren nuevos métodos de fabricación, como pueden ser los procesos de fabricación aditiva (AM), que sean capaces de realizar geometrías más complejas de los canales. Estos diseños optimizados permitirían aumentar el rendimiento del proceso de electrólisis.

 

En una colaboración entre AIJU y el Centro Nacional del Hidrógeno (CNH2) se ha estudiado la producción de hidrógeno a través de electrolizadores tipo PEM con distintas placas bipolares: por un lado, se utilizaron placas bipolares tradicionales, fabricadas por mecanizado, y por otro, placas bipolares con la misma geometría, pero fabricadas por un proceso novedoso que se realizó en AIJU. Para ello, se empleó una tecnología de fusión por láser de lecho de polvo, un proceso de fabricación aditiva (impresión 3D) que logra sinterizar piezas metálicas de manera directa.

 

 

Los resultados experimentales confirman que los rendimientos con ambos tipos de placas bipolares son similares, pudiendo afirmar que el proceso de fabricación aditiva de metal es apto para este tipo de aplicación. Así, el objetivo para el futuro será mejorar el proceso de fabricación a través de las posibilidades que ofrece la fabricación aditiva en metal, realizando placas bipolares con geometrías más complejas y optimizadas, permitiendo así aumentar el rendimiento en la producción de hidrógeno renovable.

 

Recientemente, los resultados obtenidos han sido publicados en la prestigiosa revista científica International Journal of Hydrogen Energy de la editorial Elsevier: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319921037058

El trabajo llevado a cabo en AIJU ha sido cofinanciado por IVACE, a través de la Línea GVA 2019.

 

Más info: Dr. Mirko Kunowsky – mirkokunowsky@aiju.es