La principal innovación radica en que todos los pasos del proceso -craqueo del amoniaco, separación, purificación y compresión del hidrógeno- se integran ahora en un único reactor. Esto supone una mejora sustancial frente a los sistemas tradicionales que requieren equipos separados y un alto consumo energético. ¿El resultado? Un hidrógeno de alta pureza listo para su almacenaje o transporte, con una eficiencia energética sin precedentes.
Amoniaco: un portador clave para el hidrógeno
Un poco de química elemental: el amoniaco contiene un 17,6% de hidrógeno en peso y ya dispone de una infraestructura global de producción y distribución, lo que lo convierte en un candidato ideal para transportar hidrógeno. Sin embargo, su uso como fuente energética se ha visto limitado por la complejidad y las pérdidas energéticas de los procesos convencionales para extraerlo.
La investigación, enmarcada en el proyecto SINGLE, coliderado por el ITQ, se ha centrado en resolver este desafío mediante el desarrollo de Reactores Electroquímicos de Cerámica de Protones (PCER), capaces de descomponer el amoniaco y separar el hidrógeno en un solo paso. Este enfoque elimina la necesidad de calor externo o compresores mecánicos.
"El nuevo concepto PCER integra la deshidrogenación del amoníaco, la separación del hidrógeno y su compresión electroquímica en un único paso. Esto mejora considerablemente la eficiencia energética", señala David Catalán, investigador postdoctoral del ITQ y coautor del estudio.
Modelo computacional de control en tiempo real
El carácter innovador del sistema exige un control muy preciso de los fenómenos eléctricos, químicos y térmicos que intervienen en el reactor. Para ello, el equipo del ITQ y la UPC ha diseñado un modelo computacional que permite describir en tiempo real el comportamiento dinámico de la celda electroquímica, habilitando algoritmos avanzados de control que garantizan estabilidad y evitan la pérdida de rendimiento.
La investigación incluye además un algoritmo que estima variables clave como la presión parcial de hidrógeno o la resistencia de la membrana. Estos datos permiten prevenir la degradación del catalizador y optimizar la producción de hidrógeno. "Los soft sensors convierten señales incompletas en información útil, mejorando el control del reactor!, explica Andreu Cecilia, investigador de la UPC.
El modelo ha sido validado con simulaciones de alta fidelidad, demostrando una sólida concordancia en eficiencia de extracción, conversión de amoniaco y comportamiento térmico. Esta validación en tiempo real resulta determinante para su futura implantación industrial.
