Los costos de la energía limpia serán iguales o menores que los de los combustibles fósiles para 2020, mientras que las fuentes de energía renovable cubrirán el 40 por ciento de la demanda mundial de energía para 2040. Pero debido a que la energía renovable depende del sol y el viento, todavía es en gran parte poco fiable. Por lo tanto, el desafío es desarrollar nuevos métodos para almacenar el excedente de energía renovable de una manera que permita su uso cuando sea necesario.

Este es el objetivo del proyecto HYFORM-PEMFC llevado a cabo por GRT Group, una empresa que se enfoca en la transición energética con soluciones de desarrollo de almacenamiento de energía, y el grupo de investigación del profesor Gabor Laurenczy en EPFL, que han desarrollado un nuevo, Dispositivo integrado de pila de combustible de ácido fórmico e hidrógeno.

El dispositivo HYFORM-PEMFC utiliza ácido fórmico para almacenar hidrógeno, y tiene aplicaciones domésticas e industriales. En comparación con los dispositivos que solo usan hidrógeno, el HYFORM-PEMFC ha sido diseñado para garantizar beneficios sustanciales en términos de tamaño (1 litro de ácido fórmico transporta 590 litros de hidrógeno), facilidad de transporte, la seguridad, y menores costos operativos al tiempo que son ambientalmente sostenibles.

Los usuarios potenciales del HYFORM-PEMFC incluyen aquellos en áreas con acceso limitado o nulo a la red eléctrica, y quienes desarrollan sistemas de transporte de hidrógeno. La unidad puede suministrar calefacción y electricidad a un chalet alpino fácilmente y con un reabastecimiento de combustible ecológico. La tecnología también se puede ampliar para satisfacer las necesidades de energía de entornos más grandes, como plantas industriales.

"Este es un hito importante en nuestro plan estratégico para el desarrollo de aplicaciones de almacenamiento de energía, ", dice el CEO de GRT Group, Luca Dal Fabbro." GRT Group quiere apoyar la transición hacia un suministro de energía totalmente renovable, y así abordar el desafío global de reducir las emisiones de CO2 ".

El siguiente paso para GRT Group es desarrollar un completo sistema integrado de almacenamiento de energía renovable, p.ej. exceso de electricidad solar producida durante el verano, que luego se puede utilizar para producir electricidad y calor bajo demanda en el invierno, haciendo así los edificios energéticamente autónomos. Este proyecto demostrará los beneficios económicos del concepto y su potencial real en un sistema integrado de almacenamiento de energía.

El hidrógeno es uno de los portadores de energía más prometedores entre las soluciones de almacenamiento de energía renovable. El uso de hidrógeno para producir calor o electricidad no produce emisiones de carbono o partículas. lo que significa que no tiene ningún impacto ambiental negativo. El problema es que el hidrógeno tiene un contenido energético muy bajo en volumen. Esto hace que sea muy difícil de almacenar y transportar en su forma natural (gas), o requiriendo presiones muy altas, temperaturas muy bajas, e infraestructuras caras, todo lo cual se traduce en preocupaciones de seguridad y costos.

La solución alternativa es utilizar un portador de hidrógeno como el ácido fórmico, que es la combinación más simple de hidrógeno y CO2. El ácido fórmico es líquido en condiciones normales, fácil de almacenar, transporte, y manejar, y se produce a partir de fuentes sostenibles en cientos de miles de toneladas en todo el mundo:ya se utiliza ampliamente en la agricultura y la industria.

El reto, luego, está sacando el hidrógeno almacenado del ácido fórmico de una manera energéticamente eficiente. Aquí es donde entran en juego los catalizadores. Estos son compuestos que facilitan la extracción de hidrógeno del ácido fórmico para que luego se pueda convertir en electricidad a través de una celda de combustible.

El dispositivo consta de dos partes principales, un reformador de hidrógeno (HYFORM) y una pila de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC). El reformador HYFORM utiliza un catalizador a base de rutenio para extraer hidrógeno, aunque los científicos están desarrollando catalizadores basados ​​en materiales aún más baratos.

La unidad HYFORM-PEMFC puede producir 7000 kWh al año, y su potencia nominal es de 800 vatios, aproximadamente el equivalente a 200 teléfonos inteligentes que se recargan simultáneamente. Su eficiencia eléctrica es actualmente de hasta el 45 por ciento. Siempre que el ácido fórmico utilizado se produzca de forma sostenible, la pila de combustible es completamente ecológica y permite el almacenamiento a largo plazo de energía renovable. Esta tranquilo, emite gas limpio, tiene un balance de dióxido de carbono cero, y no produce partículas ni óxidos de nitrógeno.

Al mismo tiempo, el HYFORM-PEMFC requiere poco mantenimiento, no necesita tratamiento con azufre, y presenta un rendimiento catalítico estable y a largo plazo. Su tecnología es escalable, por lo que se puede utilizar tanto en hogares como en entornos industriales. Dado que solo necesita ser alimentado con ácido fórmico, el sistema no requiere conexión a redes eléctricas, lo que lo hace ideal para áreas remotas o inaccesibles.

"La transformación química del CO2, un gas de efecto invernadero, en productos útiles se vuelve cada vez más importante a medida que sus niveles atmosféricos continúan aumentando debido a la actividad humana, "dice Gabor Laurenczy." Por esta razón, Es muy importante producir ácido fórmico de forma sostenible, utilizando CO2 como vector de energía de hidrógeno. La demanda mundial de ácido fórmico está creciendo, especialmente en el contexto de las energías renovables. Portadores de hidrógeno, y su producción a partir de CO2, ya sea mediante hidrogenación o a partir de biorresiduos o biomasa, son considerablemente más sostenibles que las rutas existentes ".