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Existe un amplio consenso sobre la necesidad de alcanzar un sistema energético más sostenible, que permita reducir las emisiones contaminantes y contribuya a reducir la dependencia energética exterior. Y son muchos los que han puesto sus ojos en el hidrógeno como recurso que puede ayudar a conseguir tales objetivos, y más concretamente el hidrógeno verde, como vector energético limpio y sostenible, utilizado como combustible o mediante otras transformaciones.
La Universidad de Murcia (UMU) viene desarrollando desde hace varios años diferentes líneas de trabajo que se relacionan con este combustible verde con objeto de poner su granito de arena en el avance y uso generalizado de esta tecnología, y que revierta en mejoras medioambientales y económicas.
El hidrógeno verde es aquel producido por la electrólisis del agua usando energías renovables, descomponiendo dicha sustancia en hidrógeno y en oxígeno por medio de una corriente eléctrica continua y sin la emisión de ningún tipo de gas contaminante, lo cual requiere el uso de electrolizadores. Por otra parte, el hidrógeno puede ser almacenado hasta su uso y mediante su combustión, u otra tecnología, puede transformarse en energía eléctrica en pilas de combustible.
Una de las principales limitaciones de esta energía es el precio de los materiales que componen los dispositivos donde se produce el hidrogeno – electrolizadores - y donde el hidrogeno verde se transforma en energía eléctrica - pilas de combustible -. Estos dispositivos contienen como elemento fundamental las membranas en las que se realiza la reacción electroquímica, de las que existen distintos tipos. Una de las más utilizadas en la actualidad son las membranas de intercambio protónico (PEM), en las que unos elementos llamados catalizadores tienen un papel clave, pero tienen un coste elevado que limita el uso generalizado de esta tecnología.
En la UMU, el grupo 'Green Chemical Process Engineering' que lidera el profesor Fcº. José Hernández, trabaja en el diseño de nuevos catalizadores y membranas de PEM de bajo coste, mediante el empleo de líquidos iónicos y óxidos metálicos, para su aplicación en pilas de combustible microbianas y electrolizadores de hidrogeno, consiguiendo que sean más económicos gracias al empleo de materiales alternativos a los usados actualmente, los cuales encarecen notablemente esta tecnología, consiguiendo mantener, incluso mejorar, la eficiencia de estos dispositivos.
Hasta el momento, los investigadores de la UMU han conseguido demostrar que los nuevos materiales desarrollados son capaces de realizar su función para la producción de hidrogeno y transformación de este en energía eléctrica con una eficiencia similar a los materiales convencionales, pero con un coste hasta 10 veces menor.
La UMU tiene patentado el procedimiento de obtención de estas membranas catalíticas y su aplicación en pilas de combustible y en electrolizadores de agua para la producción de hidrógeno, e igualmente se planea la creación de una Spin-Off promovida desde la Universidad cuya actividad se centraría en la fabricación y venta de estos nuevos materiales, consiguiendo de esta manera materializar la transferencia del conocimiento que atesora el equipo de investigación.
Otra de las líneas de trabajo desarrolladas por la UMU en este campo se relaciona con la optimización ingenieril de electrolizadores y pilas de combustible, llevando a cabo estudios de modelización y cálculos avanzados que son la base fundamental para llevar a cabo un correcto diseño de estos dispositivos previo a su fabricación. Incluye el asesoramiento en la resolución de problemas que vayan surgiendo durante el escalado industrial de las pilas de combustible, pasando de prototipos de pequeña potencia a otras de gran capacidad de generación. El grupo IngEnUM, integrado en el grupo de investigación Ingeniería para Sostenibilidad, liderado por el profesor Mariano Alarcón, viene trabajando desde hace varios años en estos ámbitos y recientemente ha conseguido aplicar su conocimiento al ámbito del hidrógeno verde.
Lo anterior se complementa con la capacidad de la UMU a la hora de implementar acciones de automatización y control de este tipo de equipos, y de desarrollar plataformas de gestión de plantas de producción basadas, entre otras soluciones, en Internet de las cosas (IoT). El objetivo es optimizar la eficiencia, mantenibilidad y operatividad de estos dispositivos y de las plantas de producción de hidrógeno, asegurando todas las características relacionadas con la conectividad. En este campo trabaja, entre otros, el investigador Alfonso Ramallo, perteneciente al grupo de investigación Sistemas Inteligentes y Telemática.
Las actividades de la UMU en este ámbito se vienen concretando en diferentes contratos y proyectos de investigación actualmente en vigor, algunos de ellos en colaboración con el sector empresarial. Valga como ejemplo un reciente proyecto colaborativo con la empresa murciana Llao Maquinaria financiado por el CDTI, que tiene como objetivo el desarrollo de un innovador equipo compacto modular de generación de electricidad basado en hidrógeno, y que cuenta con la participación de varios grupos de investigación de la UMU.
Por otra parte, ya hay varias tesis doctorales iniciadas o planificadas en torno a la utilización y generación del hidrógeno verde a partir de los desarrollos realizados.
Además de toda esta labor investigadora, cabe mencionar que la UMU es socia honorífica de la Asociación Sectorial del Hidrógeno verde en la Región de Murcia – AHMUR – en la que diferentes investigadores de la Universidad participan de manera activa y regular a través de las diferentes comisiones de trabajo que se han creado en su seno.
Pie de foto: profesores de la UMU pertenecientes a los diferentes grupos de investigación, de izquierda a derecha: Mariano Alarcón, Fcº. José Hernández y Alfonso Ramallo.
