Innovación en electrolizadores de óxidos sólidos sostenibles para la generación de hidrógeno verde
El propósito principal del proyecto, es la optimización de celdas electrolizadoras de óxidos sólidos mediante la aplicación de estrategias novedosas,que permitan aumentar el rendimiento eléctrico de los dispositivos utilizando materiales sostenibles.
Se optimizará el proceso electroquímico en el electrodo de aire mediante la modificación de un procesado por pirolisis por rociado, y se realizará el escalado a celdas de 5×5 cm2.
La estabilidad de los sistemas, se estudiará con metodologías de cálculo, para predecir los comportamientos experimentales durante largos periodos de operación
Producción de hidrógeno y oxígeno gaseosos a partir de agua, mediante el uso de calor de desecho y de energía eléctrica renovable.
Ventaja termodinámica a alta temperatura, disminuyendo la demanda eléctrica para la producción de hidrógeno.
Los principales retos son el aumento de rendimiento, la disminución de degradación y el escalado de los dispositivos.
La propuesta se centra en la producción eficiente de hidrógeno mediante:
1- Uso de materias primas sostenibles.
2- Uso de tecnologías de deposición escalables y rentables.
3- Análisis microscópico y modelización para inhibir la degradación (ciclos de evaluación de la vida útil)
1-Síntesis y caracterización de electrodos de aire eficientes, estables y
medioambientalmente sostenibles.
2-Optimización del rendimiento electroquímico mediante el procesado.
3- Evaluación de las propiedades electroquímicas del electrodo de aire.
4- Fabricación de celdas electrolizadoras.
5- Evaluación de celdas electrolizadoras. Modo reversible.
6- Estudio de los procesos de degradación mediante métodos de cálculo
y simulaciones.
Resistencia de polarización de electrodos
Rendimiento electroquímico de los electrodos en sistemas de media celda
🔬 ¿Qué es la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS)?
Es una técnica basada en el estudio de la respuesta que presenta un sistema cuando es sometido a señales de corriente alterna en un amplio rango de frecuencia.
📊 ¿Para qué sirve?
Nos permite identificar los diferentes procesos eléctricos y electroquímicos que se manifiestan en diferentes rangos de frecuencia.
⚙️ ¿Dónde se usa?
🔍 ¿Por qué es tan útil?
Porque identifica procesos que pueden aparecer enmascarados en técnicas de corriente continua, y permite incidir en aspectos específicos para mejorar las propiedades de los materiales.
El colaje en cinta, es una técnica de conformado utilizada por nuestro Grupo de investigación Colproces, que nos permite obtener piezas de materiales cerámicos con un espesor controlable. En nuestro caso, obtenemos cintas de un cermet de óxido de níquel y óxido de circonio dopado con itria con espesores alrededor de las 400 micras. Estos materiales son utilizados comúnmente como electrodos de combustible para las celdas de electrólisis de óxidos sólidos, gracias a sus excelentes propiedades iónicas, electrónicas y de compatibilidad con el electrodo.
Al incluir aditivos durante la preparación del material conseguimos una mejora en las propiedades mecánicas de las piezas conformadas, lo cual nos permite manejarlas con facilidad y, así, obtener piezas de diferentes tamaños y formas según nuestra conveniencia, para poder seguir trabajando sobre este material, por ejemplo, para la posterior aplicación del electrolito.
Estructura cristalina de una perovskita cúbica que está en el centro de nuestra investigación para mejorar electrolizadores de óxidos sólidos.
✨ ¿Por qué son tan interesantes las perovskitas?
Estas estructuras cristalinas son versátiles: admiten diferentes dopantes y cantidades, lo que nos permite modular sus propiedades electroquímicas y estudiar el comportamiento de los iones.
Nuestro objetivo es optimizar los electrodos de aire, ya que la reacción de electroquímica del oxígeno es la más lenta y limita sustancialmente todo el proceso de electrólisis del agua.
🌱 Compromiso sostenible
Estamos trabajando con materiales libres de cobalto y de tierras raras, evitando materias primas procedentes de zonas conflictivas o tensionadas, para garantizar que la innovación también sea responsable.