Tecnología de catalizadores para el uso móvil de sistemas de almacenamiento de hidrógeno líquido
En el proyecto de investigación "Liberación de hidrógeno con densidad de potencia a partir de sistemas LOHC en plataformas móviles", el Instituto Fraunhofer Heinrich Hertz (HHI) y el Instituto Helmholtz Erlangen-Nuremberg (HI ERN) han desarrollado un catalizador de superficie eficiente y estable para la liberación de hidrógeno a partir de materiales de almacenamiento líquidos. Con este catalizador, los investigadores allanan el camino para la aplicación móvil de la tecnología de portadores de hidrógeno líquido-orgánico (LOHC) utilizando el transporte ferroviario como caso aplicado. En correspondencia, los trenes diésel actuales podrán ser sustituidos por alternativas modernas que utilicen hidrógeno de bajas emisiones en el futuro.
"Transporte ferroviario sin emisiones y con gran reducción de las mismas en vías no electrificadas"
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En este contexto, el 40% de la red ferroviaria alemana aún no está electrificada. Una gran parte de la infraestructura no es apta para las locomotoras eléctricas porque la electrificación integral es muy costosa y requiere mucho tiempo. La tecnología LOHC ofrece una alternativa a este escenario. Al servir de vector de transporte para el hidrógeno verde, puede ahorrar emisiones al tiempo que mantiene la infraestructura del servicio ferroviario.
En el proceso LOHC, el hidrógeno gaseoso se une a un líquido portador no peligroso que es seguro de almacenar y transportar. El hidrógeno ligado puede liberarse de nuevo en una reacción catalítica que utiliza el calor. De este modo, el líquido portador orgánico no se consume, sino que es reutilizable. En cuanto a su manejo y propiedades físicas, la sustancia oleosa es similar a los combustibles convencionales y es fácilmente transportable en camiones cisterna y trenes.
La tecnología LOHC se ha investigado bien durante varios años. Sin embargo, hasta ahora no se había desarrollado ningún "liberador de hidrógeno" que pudiera realizar el proceso de forma eficiente para aplicaciones móviles. El equipo de investigación conjunto de Fraunhofer HHI y HI ERN ha desarrollado ahora un aparato que eleva el proceso de liberación de hidrógeno a un nivel reproducible y escalable. Además, se consigue un aumento significativo de la densidad de potencia en comparación con los liberadores de hidrógeno convencionales.
El núcleo del aparato es un llamado catalizador de superficie. Los catalizadores necesitan la mayor superficie posible para liberar hidrógeno de forma eficiente. Los procesos anteriores trabajan con pellets porosos para este fin. Desgraciadamente, estos catalizadores en pellets se desgastan rápidamente en aplicaciones móviles porque la estabilidad mecánica de los pellets no es lo suficientemente alta.
Para el catalizador de superficie, las placas de aluminio se estructuran con un láser de femtosegundo y luego se recubren con finos puntos de platino. La superficie de la placa estructurada ofrece así una gran superficie interna que puede ampliarse entre 7.000 y 10.000 veces con este proceso. Por lo tanto, incluso las placas de aluminio más pequeñas ofrecen una superficie suficiente para la liberación efectiva de hidrógeno. Otra ventaja de este proceso es la conversión de tecnologías de intercambiadores de calor existentes y probadas industrialmente en liberadores de hidrógeno. Esta dinámica permite a los investigadores aplicar la tecnología de forma rentable y rápida.
Por encargo de HI ERN, el departamento de "Sistemas de Sensores de Fibra Óptica" de Fraunhofer HHI está fabricando actualmente otros catalizadores de superficie que también serían aplicables para la construcción de un primer tren demostrador impulsado por hidrógeno.
El desarrollo de la tecnología de catalizadores forma parte del proyecto a gran escala "Transporte ferroviario sin emisiones y con altas emisiones en vías no electrificadas", financiado con 28 millones de euros por el Ministerio de Economía, Desarrollo Regional y Energía de Baviera.
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