Descripció del projecte
Aquesta tesi doctoral tindrà com a principal objectiu el “Disseny i muntatge de reactors generadors d’hidrogen i procés invers de generació d’electricitat a partir de H2 (fuel cells) basat en tecnologia PEM”.
La tesi s’emmarca en una idea més àmplia de col·laboració que també inclou l’estudi de l’emmagatzematge de l’hidrogen en dipòsits de materials compòsits i en l’ús dels hidrurs. Les entitats participants en aquesta tesi són SIEBC, empresa del àmbit dels gasos industrials, la Universitat Rovira i Virgili i el Centre Tecnològic Eurecat.
L’objectiu general del projecte, en el que es vol incloure aquesta tesi doctoral, és generar un negoci al voltant d’una tecnologia nova per generar hidrogen in situ que sigui molt més econòmica i segura que els sistemes actuals i amb modularitat en funció de la capacitat i potència necessàries. Aquesta tecnologia es complementarà amb el desenvolupament d’un sistema d’emmagatzematge segur, així com dels sistemes per a la canalització que faran possible el transport de l’hidrogen des dels centres de distribució fins als punts de subministrament.
L’hidrogen verd ha guanyat una gran rellevància com a font d’energia neta i renovable. L’hidrogen verd es produeix a partir de l’electròlisi de l’aigua utilitzant electricitat renovable, com la generada per panells solars o aerogeneradors. A diferència de l’hidrogen convencional, que s’obté a partir de
combustibles fòssils, l’hidrogen verd no emet diòxid de carboni ni altres gasos amb efecte d’hivernacle durant la seva producció o ús, cosa que el converteix en una alternativa prometedora per abordar el canvi climàtic i reduir la dependència dels combustibles fòssils.
A més, també es dura a terme l’estudi i la optimització de canonades per al transport i la utilització de gasos en descarbonització des del punt de vist més ampli.
El coneixement previ d’Eurecat i la URV (centrat en el Dr. Ricard Garcia Valls i els seus equips de personal a les dues institucions) es troba en una escala de TRL3-4, en mono cel·les, però actualment escalant fins aTRL5 internament. Amb aquesta tesi es pretén arribar a un TRL7 per a un demostrador pre-comercial.
Per tal d’aconseguir-ho es defineixen les etapes següents:
1- Estudi bibliogràfic de l’estat de l’art per a electrolitzadors petits (5Nm3/h) per tal de decidir el punt de partida (Per exemple, Stack consumption: 4.7 kWh/Nm3 H2, AC power consumption (BoP + stack): 5.5 kWh/Nm3 H2)
2- Replicat de fabricació de mono cel·la de mida normalitzada amb materials actualment al mercat. Fabricació de la cel·la i assaig.
3- Modificacions de materials a la cel·la amb innovacions pròpies. Assaig de prestacions.
4- Muntatge d’un stack de 3 cel·les iguals a les assajades al punt 3.
5- Muntatge d’un stack de fins a 0,1-1kW, el seu assaig i optimització. Recomanacions per a fabricació d’unitats de fins a 30kW.
6- Estudi dels efectes de la qualitat de l’aigua alimentada i envelliment de les unitats.
Finalment es proposarà la fabricació d’un model pilot a una escala precomercial que l’empresa podrà presentar com a prototip així com l’aplicació d’alguns conceptes desenvolupats, com el segellat de les unitats, la producció de MEAs i plaques bipolars, per a la immediata construcció de piles PEM a escala 0,1-1,0kW com a test d’unitats més grans.
