Rentabilidad y escalabilidad de la electrólisis PEM
Las placas bipolares de carbono pueden sustituir a las placas bipolares de titanio en la pila de electrólisis
La electrólisis de membrana de intercambio protónico se considera la forma más prometedora de producir hidrógeno verde. Sin embargo, de momento sigue siendo poco rentable. Una de las razones: Uno de sus componentes clave, la placa bipolar, suele ser de titanio. Este metal impresiona por su resistencia a la corrosión durante la electrólisis, pero es más caro que otros debido a su compleja extracción y procesamiento. Investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnología Medioambiental, Seguridad y Energía UMSICHT y de la Universidad del Ruhr de Bochum han descubierto que las placas bipolares de carbono pueden ser una alternativa más rentable y escalable.
Sus investigaciones se han centrado en una nueva placa bipolar de carbono, desarrollada y patentada por Fraunhofer UMSICHT. Consiste en una matriz de carbono unida a un polímero termoplástico con aditivos conductores, como el negro de humo, y se fabrica mediante un proceso de polvo a rollo. El material y el proceso de producción permiten fabricar en continuo una placa bipolar fácil de procesar y soldar que ya se utiliza comercialmente en el campo de las baterías de flujo redox.
Los investigadores han sometido esta placa bipolar y una placa bipolar de titanio a pruebas exhaustivas ex-situ e in-situ. En las pruebas ex-situ, realizaron estudios de corrosión electroquímica, luego analizaron la corrosión en imágenes de microscopio electrónico de barrido y midieron la pérdida de peso de la placa bipolar de carbono para evaluar su idoneidad para aplicaciones reales y la elección de los parámetros. Durante las pruebas in situ, las placas bipolares se sometieron a ensayos de envejecimiento acelerado con densidades de corriente alterna de entre 1 y 3 A cm-2 durante más de 500 horas.
Los científicos han publicado sus resultados bajo el título "Bipolar Plates in PEM Water Electrolysis: ¿Bust or Must?" en la revista "Advanced Energy Materials". En esencia, han descubierto que la placa bipolar basada en carbono tiene una tasa de envejecimiento en el rango bajo de µV h-1 y, por tanto, muestra un rendimiento prometedor. Esto significa que, sin duda, puede competir con las placas bipolares de titanio y representa una alternativa mucho más rentable. Otra ventaja: gracias a sus propiedades como material soldable, permite diseños completamente nuevos para electrolizadores PEM. Por tanto, el potencial para sustituir las placas bipolares de titanio en la pila de electrólisis PEM y hacer que la electrólisis sea escalable al mismo tiempo está definitivamente ahí. La tarea ahora consiste en seguir investigando y, si es necesario, optimizar el nuevo material para reducir aún más los costes de la electrólisis y hacer así más económica la producción de hidrógeno verde.
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