Por World energy trade – 01 de junio de 2024
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El proceso químico que utiliza energía eléctrica para impulsar una reacción química no espontánea llamada electrólisis se ha estudiado a fondo recientemente para avanzar en soluciones energéticas sostenibles.
Ahora, científicos de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) han emprendido un estudio para fabricar y probar un nuevo tipo de células de electrólisis cerámicas con electrodos de combustible de ceria dopada con níquel y gadolinio (Ni-GDC).
Con ello se pretende convertir la electricidad verde procedente de turbinas eólicas y células solares en combustibles sostenibles como hidrógeno, metanol y amoníaco.
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Una electrólisis asequible y sostenible permite producir combustibles ecológicos
El equipo de investigadores ha descubierto un nuevo enfoque asequible y más sostenible a largo plazo para permitir la producción de combustibles de carbono negativo como el hidrógeno, el metanol y el amoníaco cuando se enfrentan a las limitaciones de las fuentes renovables.
La investigación demostró que los electrodos de combustible Ni-GDC mantienen su rendimiento incluso después de 1.000 horas de pruebas, mostrando sólo una ligera degradación bajo altos consumos de corriente.
Los investigadores afirman que los nuevos electrodos cerámicos basados en el combustible Ni-GDC consiguieron que los electrodos mantuvieran su rendimiento en lugar de desgastarse.
Según Henrik Lund Frandsen, catedrático de la DTU, las estimaciones denotan que el aumento de la vida útil de las células de electrólisis de Ni-GDC puede suponer un importante ahorro en el consumo de materiales en futuras plantas de conversión de energía en electricidad y reducir el precio del hidrógeno verde hasta un cinco por ciento.
El aumento de la vida útil de la composición química implica una mayor duración, lo que ayuda a conservar el rendimiento a largo plazo, reduciendo la frecuencia de sustituciones y reparaciones, lo que se traduce en menores costes de material y mantenimiento.
«Si conseguimos introducir las células de electrólisis cerámica en la tecnología power-to-x en suficientes lugares del mundo, su eficiencia significa que se puede ahorrar el 25% de toda la electricidad necesaria para producir la misma cantidad de combustible ecológico y ahorrar hasta un 20% del precio del hidrógeno», declaró Frandsen.
«Y si además mejoramos la vida útil de la tecnología, se producirá un ahorro de material, lo que supondrá una reducción adicional del precio del cinco por ciento».
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Impulsar el transporte y la industria sostenibles
La producción y ampliación de las células de electrólisis para fabricar combustibles sostenibles tendrá lugar en una fábrica a gran escala que Topsoe está construyendo actualmente en Herning (Dinamarca).
Este avance se produce en un momento en que el planeta intenta alcanzar objetivos de balance neto cero y reducir las emisiones de dióxido de carbono La nueva tecnología podría ayudar a fomentar el transporte y la industria sostenibles.
Al aumentar la vida útil de las células y mantener su rendimiento, se pueden conseguir importantes ahorros en el consumo de materiales y los costes de producción.
Esto, a su vez, puede reducir el precio del hidrógeno verde y otros combustibles, haciendo que las soluciones energéticas sostenibles sean más viables económicamente.
Los resultados mostraron una degradación mínima de los electrodos, incluso bajo elevados consumos de corriente, debido a que el níquel del electrodo no se mueve. Los científicos han señalado que esta estabilidad supone una mejora considerable respecto a las células de electrólisis cerámicas convencionales.
Las células se fabricaron pegando diferentes capas de cerámica, cortándolas en cuadrados y cociéndolas a 1.250 grados Celsius en un horno.
A pesar de algunas dificultades con los nuevos materiales que causan problemas en el electrolito, los resultados generales indican un camino positivo y escalable para fabricar células de electrólisis eficientes y duraderas.
Los científicos confían en que el empleo internacional completo de las células de electrólisis de Ni-GDC en centrales de conversión de energía en X se prolongue hasta diez años.
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