Los científicos del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar, ISE, en Freiburg han desarrollado y patentado un diseño avanzado de celdas y pilas para electrolizadores. Con esta innovadora red de media celda (HZV), se reducen los costes de material y fabricación de los electrolizadores PEM, lo que permite la producción en masa a gran escala. Fraunhofer ISE presentará esta red de media celda junto con otras innovaciones para la economía del hidrógeno del 17 al 21 de abril de 2023 en la Feria de Hannover en el Pabellón 13, Stand D35.

Para poder producir pilas competitivas para electrólisis PEM en grandes cantidades en un futuro próximo, se requieren pasos innovadores tanto en el diseño como en la producción. El compuesto de media celda (HZV) desarrollado en Fraunhofer ISE ahora combina la funcionalidad de los componentes individuales de los diseños convencionales, como la carcasa, el elemento de sellado, las estructuras de canales para el suministro de medios y la capa de transporte porosa en un solo componente, pero sin utilizar una parte del marco adicional. Son muchas las ventajas que resultan del uso del compuesto de media celda: esto reduce los costos de material y fabricación,  la cantidad de componentes y, por lo tanto, simplifica el ensamblaje. Además, existen nuevas posibilidades como escalado de área, procesos de fabricación automatizados y un control de calidad simplificado de un ensamblaje de media celda antes del ensamblaje.

En un área de 150 cm2, los científicos pudieron demostrar que el ensamblaje de media celda es capaz de soportar cambios de presión y temperatura en el ánodo y el cátodo de hasta 10 bar y 80 °C sin una pérdida significativa de rendimiento. Debido a estos resultados positivos del análisis de factibilidad, se patentó el diseño desarrollado y el proceso de fabricación. Actualmente, se busca escalar a áreas de celdas más grandes de hasta 600 cm2 con mayor presión de gas hidrógeno para lograr un diseño industrialmente relevante con densidades de potencia comparables a las del análisis de factibilidad.

El hidrógeno y sus derivados son un pilar importante en un sistema de comercio de energía global sostenible, ya que pueden almacenar grandes cantidades de energía durante largos períodos de tiempo. También pueden transportarse en barcos u oleoductos y utilizarse en todos los sectores consumidores de energía como sustituto de los combustibles fósiles en un futuro próximo. Además, el hidrógeno es la molécula básica para la producción de combustibles sintéticos renovables o químicos. La electrólisis divide el agua en hidrógeno y oxígeno usando electricidad. La electrólisis de membrana de intercambio de protones (PEM) se caracteriza por un modo de funcionamiento dinámico, de modo que puede funcionar de forma flexible con electricidad procedente de energías renovables. Fraunhofer ISE tiene más de 30 años de experiencia investigando y desarrollando tecnología relacionada con la  electrólisis PEM.

Dónde y cuándo ver esta nueva tecnología en la Feria de Hannover

Se presentarán más innovaciones en el stand de Fraunhofer ISE en Hannover Messe. Se puede ver una unidad de electrodo de membrana para celdas de combustible PEM producidas mediante el proceso de calcomanía con capas de catalizador producidas mediante el proceso de serigrafía. Los científicos del instituto también muestran la caracterización de los componentes de la celda y los estudios de vida útil utilizando una celda de combustible de prueba y un cubo Power-to-X, que ilustra la densidad de energía relativa de varios portadores de energía basados ​​en hidrógeno en comparación con el hidrógeno sin presión, comprimido y licuado criogénicamente. .
Los científicos de Fraunhofer ISE también brindan información sobre su trabajo durante conferencias públicas y debates en el recinto ferial. Detalle del programa:

Ruta de hidrógeno hacia cero neto
Prof. Dr. Christopher Hebling, Jefe de Tecnologías de Hidrógeno, Fraunhofer ISE
17 de abril, 15:00-15:20, Foro Público, Sala 13, D 25
Los electrones verdes serán la columna vertebral del futuro suministro de energía. Sin embargo, las energías renovables provocan fluctuaciones estacionales en la producción de energía o un desequilibrio entre la producción y la demanda. En esta presentación el Prof. Dr. Christopher Hebling mostrará cómo el hidrógeno y sus derivados pueden llenar estos vacíos y serán parte del camino hacia una sociedad neta cero.

Producción de hidrógeno verde y electrolizadores
dr. Tom Smolinka, Jefe del Departamento de Almacenamiento de Energía Química, Fraunhofer ISE
dr. Sean Mackinnon, científico jefe, Loop Energy
17 de abril, 17:00-17:15, Foro Técnico, Sala 13, B 51

Discusión: Electrolizadores de próxima generación
Sebastian Kopp, investigador asociado del grupo de electrólisis, Fraunhofer ISE
dr. Isabel Kundler, asesora sénior de electroquímica, DECHEMA
Jan-Justus Schmidt, director de tecnología/director general, Enapter
dr. Frank Meyer-Pittroff, Jefe de Componentes y Módulos, I+D Hidrógeno, Schaeffler
19 de abril, 14:00-14:40, Foro Público, Sala 13, D 25

Fuente: Comunicado Fraunhofer ISE