Empresas Premium
Un grupo de investigación del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del CSIC y la Universitat Politècnica de València (UPV), junto con la Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC), ha desarrollado un nuevo modelo de control de producción de hidrógeno de nueva generación orientado a mejorar la seguridad y la escalabilidad de esta tecnología.
“Este nuevo sistema integra los cuatro pasos para obtener hidrógeno a partir de amoniaco en un único reactor, logrando eficiencias energéticas sin precedentes y obteniendo hidrógeno de alta pureza para su almacenaje o transporte”, explica David Catalán, investigador postdoctoral en el ITQ.
El amoniaco, debido a su alta densidad de hidrógeno y a su infraestructura de producción consolidada, se considera uno de los portadores de hidrógeno más prometedores. Sin embargo, la extracción convencional requiere varios procesos con importantes pérdidas de energía. “La metodología tradicional combina calentamiento a altas temperaturas con catalizadores, separación y compresión, lo que reduce considerablemente la eficiencia energética”, añade Catalán.
La investigación forma parte del proyecto SINGLE, que colidera el ITQ, centrado en el modelado y control de Reactores Electroquímicos de Cerámica de Protones (PCER). Este sistema permite que los protones se muevan a través de una membrana cerámica mientras se realiza la descomposición del amoniaco para generar hidrógeno y nitrógeno. “El nuevo concepto PCER integra deshidrogenación, separación y compresión en un solo paso, eliminando la necesidad de fuentes externas de calor y compresores mecánicos”, afirma Catalán.
El componente clave del PCER es la celda electroquímica, que funciona como catalizador de deshidrogenación y membrana para la separación y compresión de hidrógeno. “Al integrar los cuatro pasos del proceso en un único reactor, conseguimos hidrógeno presurizado de alta pureza y eficiencia energética sin precedentes”, señala Catalán.
Para garantizar el correcto funcionamiento del PCER, el equipo desarrolló un modelo computacional avanzado capaz de describir el comportamiento dinámico de la celda electroquímica y permitir la implementación de algoritmos de control en tiempo real. “Este sistema asegura un funcionamiento estable y evita la pérdida de rendimiento, optimizando la operación del reactor”, explica Andreu Cecilia, investigador de la UPC.
El proyecto también incorpora un algoritmo soft sensor que estima variables internas como la presión parcial de hidrógeno y la resistencia de la membrana. “Mediante la fusión de modelos y datos, los soft sensors convierten señales electroquímicas imprecisas en información fiable, facilitando un control eficaz del reactor”, añade Cecilia.
El modelo ha sido validado mediante simulación multifísica, demostrando alta fidelidad en métricas como eficiencia de extracción de hidrógeno, conversión de amoniaco y dinámica térmica, permitiendo su futura implementación industrial. “Esta tecnología abre la puerta a una producción de hidrógeno más segura, eficiente y escalable, alineada con los retos de la transición energética”, concluyen los investigadores.
|
