Innovaciones en el Desarrollo de Electrolizadores de Alta temperatura para la producción de H2 y la revalorización de CO2.
Proyecto Transferencia Directa Tecnología-SBPLY/21/180501/000255-67.500 €.
Grupo de investigación: DYPAM (Diseño y Procesado Avanzado de Materiales). Universidad de Castilla-La Mancha/ Instituto de Investigaciones Energéticas y Aplicaciones industriales. Centro Nacional del Hidrógeno
I.P.1 SUB1: Dra. Gemma Herranz Sánchez-Cosgalla
I.P.2 SUB2: Dr. Roberto Campana Prada
Finalidad del proyecto
Desarrollar y validar un electrolizador de óxido sólido de alta temperatura (SOEC) con tecnología propia para producir hidrógeno verde y revalorizar CO₂ en gas de síntesis, mediante el diseño avanzado de interconectores metálicos procesados por MIM, sistemas de sellado compatibles y estrategias optimizadas de integración en stack, favoreciendo su transferencia industrial en Castilla-La Mancha.
Objetivos
1.- Desarrollo y validación de monoceldas reversibles optimizadas para electrólisis y co-electrólisis. Se han diseñado y fabricado interconectores metálicos por MIM, validando materiales, procesado y sellado compatible. La integración conjunta ha demostrado la viabilidad funcional y electroquímica del sistema, avanzando hacia la demostración operativa del stack SOEC y su transferencia tecnológica.
Resultados
El proyecto ha permitido desarrollar y validar una base tecnológica sólida para la fabricación de interconectores metálicos avanzados mediante tecnología MIM aplicados a electrolizadores de óxido sólido de alta temperatura (SOEC). Se han optimizado diseños mediante simulación multifísica (flujo, transporte de especies y comportamiento térmico), identificando configuraciones con canales ondulados que mejoran la homogeneidad del gas y reducen la polarización localizada. Se han formulado y validado feedstocks basados en Crofer 30 y una aleación maestra MA3, demostrando su inyectabilidad, estabilidad en verde y adecuada densificación tras sinterización. Asimismo, se han desarrollado y seleccionado sistemas de sellado vítreo (NAS-MgO 45 % vol.) con buena compatibilidad termoquímica y capacidad de autocuración. Finalmente, se ha construido y evaluado un sistema SOEC a escala de laboratorio, demostrando su funcionamiento en electrólisis y coelectrólisis bajo condiciones representativas de operación.
Impacto científico, técnico o social
El proyecto abre una nueva línea en el diseño de interconectores 3D procesables por MIM, aún poco explorada. Técnicamente, aporta soluciones para reducir costes y mejorar la eficiencia y durabilidad de stacks SOEC, contribuyendo a la descarbonización y valorización de CO₂. A nivel regional, refuerza la cadena de valor del hidrógeno en Castilla-La Mancha y la transferencia a los sectores energético, químico y metalmecánico, además de formar personal especializado en tecnologías del hidrógeno.
El proyecto ha generado 1 artículo publicado en revista indexada y 2 manuscritos en preparación, 2 publicaciones en libros/capítulos de libros además de, 18 contribuciones en congresos nacionales e internacionales. Además ha conseguido:
- Desarrollo y validación de varios prototipos de interconectores (MIM y MEX).
- Diseño de configuraciones con potencial de protección mediante patente.
- Desarrollo de protocolos experimentales normalizados para evaluación electroquímica de short stacks.
- Elaboración de un Trabajo Fin de Máster asociado al proyecto.
Colaboraciones
Programa Misiones (CDTI) financiado por el Programa Marco de I+D de la UE (400k€ subcontratación) por 3 empresas privadas, hasta noviembre de 2025.
CNH2 y la UCLM para la ejecución de actividades de investigación relativos al programa de energía e hidrógeno renovable incluido dentro de los planes complementarios de I+D+i del Ministerio de Ciencia e Innovación, y financiado por la Unión Europea-Next generation-EU.
El consorcio ha aplicado y conseguido apoyo del programa de ayudas a proyectos de investigación de JCCM 2024 en la temática de sistemas de óxido sólido, SYMPHONY. El CNH2 ha recibido financiación privada para su participación en el proyecto PR-H2CVAL4-C2-2023-000086, centrado en el desarrollo de sistemas de electrólisis de alta temperatura tipo SOEC (250 k€), y en el proyecto HENRY (CER-20231027), dedicado al desarrollo de celdas planas de electrólisis tipo SOEC (15 k€). Asimismo, ha conseguido apoyo nacional para el proyecto SymSOEC (PID2024-162053OB-C31: Celdas simétricas para co-electrólisis de óxido sólido), reforzando la especialización y continuidad de la línea estratégica en tecnologías SOEC.