- El proyecto Hyprael impulsa varias mejoras esenciales en catalizadores, electrodos y procesos de fabricación.
- Las nuevas tecnologías desarrolladas mejoran la eficiencia, reducen los costes energéticos y allanan el camino para una producción de hidrógeno sostenible a escala industrial.
- España, líder en la producción de hidrógeno verde en la UE gracias al 20% del mercado de electrolisis
En un contexto mundial donde la transición energética es una prioridad, la investigación en tecnologías limpias cobra cada vez mayor relevancia. El proyecto Hyprael se posiciona como uno de los pilares de esta transformación al centrarse en la electrólisis alcalina (AEL) de alta presión, una de las vías más prometedoras para producir hidrógeno sin emisiones de carbono.
Gracias a la sinergia entre centros de excelencia como Fraunhofer IWS e IFAM, junto con la ingeniería de precisión de Veco Precision, se han logrado mejoras sustanciales en los componentes clave del proceso de electrólisis. Esto incluye nuevos materiales, estructuras optimizadas y técnicas de producción avanzadas.
Hyprael: tecnología de electrólisis más eficiente y resistente
Veco Precision ha desarrollado un sustrato innovador con canales tridimensionales que mejora notablemente la circulación del electrolito y la evacuación de gases, aspectos esenciales en condiciones de operación exigentes. Esta estructura facilita una mayor densidad de corriente, lo cual se traduce en un rendimiento energético superior.
Además, el diseño se ha complementado con un electrodo estructurado en 3D, creado y ajustado mediante simulaciones computacionales y validaciones experimentales. Este electrodo ha logrado reducir de forma considerable la resistencia interna del sistema, optimizando así las reacciones necesarias para generar hidrógeno y oxígeno.
Materiales duraderos y recubrimientos homogéneos
El trabajo conjunto con Fraunhofer IFAM ha permitido avanzar en el desarrollo de unos catalizadores que mantienen su eficacia incluso en entornos adversos. Se ha evaluado el comportamiento de estos materiales a temperaturas de hasta 100°C y en soluciones alcalinas con concentraciones variables, simulando condiciones reales de uso prolongado. Los datos obtenidos han sido fundamentales para entender el equilibrio entre la actividad catalítica, la conductividad del electrolito y la estabilidad de los materiales. Así, se han identificado fórmulas que maximizan la eficiencia sin comprometer la vida útil del sistema.
Una de las claves para trasladar la tecnología del laboratorio a la industria es la fabricación eficiente de componentes funcionales. Fraunhofer IWS ha refinado el proceso de recubrimiento por pulverización de plasma atmosférico (APS), con resultados sobresalientes en la producción de electrodos recubiertos con compuestos activos y resistentes a la corrosión.
Este método ha demostrado ser eficaz para recubrir separadores metálicos de hasta 130 mm de diámetro, garantizando una superficie uniforme y una excelente adherencia del material catalítico. Además, permite ajustar parámetros críticos como el ángulo de recubrimiento y la temperatura de aplicación para maximizar la calidad del producto final.
Integración de soluciones de soporte para evitar defectos
Otro avance importante ha sido el desarrollo de un sistema de soporte y enmascaramiento de las muestras durante el proceso de recubrimiento. Esto evita la formación de capas irregulares o la separación del recubrimiento con el tiempo, factores determinantes para mantener la eficiencia operativa a largo plazo.
Las pruebas realizadas a nivel piloto confirman que esta metodología mejora el acabado del producto, además de reducir tiempos y costes en la producción de electrodos listos para su uso en sistemas de electrólisis presurizada.
Estrategia progresiva de Hyprael
El enfoque de Hyprael contempla un camino claro desde la investigación inicial hasta la validación industrial. El desarrollo comienza con la selección de materiales aptos para funcionar en unos electrolizadores a alta presión y temperatura. Las primeras pruebas se llevan a cabo en células pequeñas (10 cm²), expuestas a presiones de hasta 30 bar y temperaturas cercanas a los 120°C.
En las siguientes fases, los componentes más prometedores se escalan y se integran en pilas más grandes. El objetivo final es demostrar el funcionamiento continuo de un sistema completo con una potencia de al menos 50 kW, un paso decisivo hacia la industrialización.
Uno de los grandes logros de Hyprael es evitar la necesidad de compresión mecánica posterior a la electrólisis. Al producir hidrógeno directamente a alta presión, se eliminan etapas intermedias costosas y se mejora la eficiencia energética general del proceso. Esta innovación tiene un impacto directo sobre la viabilidad económica del hidrógeno verde como fuente energética
¿Qué es Hyprael y por qué es clave para el hidrógeno verde?
Hyprael es una iniciativa europea centrada en el desarrollo de una nueva generación de electrolizadores alcalinos capaces de producir hidrógeno comprimido de forma directa, sin necesidad de etapas mecánicas de compresión posteriores. Su objetivo principal es alcanzar presiones operativas de hasta 100 bar y temperaturas superiores a 100°C, lo que representa un salto significativo respecto a las tecnologías actuales.
El proyecto parte de la base de la electrólisis alcalina, una técnica probada y contundente, pero que necesita ser optimizada para alcanzar niveles de eficiencia, presión y escalabilidad adecuados para su adopción a gran escala. Para lograrlo, Hyprael investiga nuevas soluciones en materiales, arquitectura celular, electrodos sostenibles, separadores y polímeros innovadores.
La hoja de ruta tecnológica se organiza en cuatro fases: primero, se desarrollan materiales adaptados a altas presiones y temperaturas; luego, se evalúa su viabilidad en celdas de laboratorio; más adelante, se escalan los diseños más prometedores a pilas de mayor tamaño; finalmente, se prueba el sistema completo en una planta piloto de 50 kW, con vistas a su posterior implementación industrial.
Este proyecto ha recibido apoyo financiero de la Asociación de Hidrógeno Limpio, dentro del marco del programa Horizon Europe, con la participación de instituciones como Hydrogen Europe e Hydrogen Europe Research. La finalidad es clara: reducir las barreras técnicas y económicas que impiden el despliegue masivo del hidrógeno como alternativa energética limpia y viable.
