El proyecto SIMP-EL (Optimización asistida por simulación de celdas de electrólisis de óxido sólido de alta presión) ha buscado diseñar y crear una nueva generación de dispositivos de almacenamiento de energía de estado sólido muy eficientes. Estos dispositivos se han basado en celdas de electrólisis de óxido sólido (SOECs), que pueden convertir electricidad en hidrógeno presurizado, el cual se puede inyectar directamente en la red o almacenar en tanques. Tras más de dos años de investigación, el proyecto ha concluido con éxito, demostrando la capacidad de operar los dispositivos cerámicos impresos en 3D a alta presión, adaptando sus formas con el apoyo de simulaciones de alta fidelidad y materiales de última generación.
La electrólisis del agua para la producción de hidrógeno verde o tecnologías Power-to-X es una de las soluciones más prometedoras para almacenar energía procedente de fuentes renovables. Entre los diferentes tipos de sistemas de electrólisis, las celdas de electrólisis de óxido sólido de alta temperatura son las más eficientes, ofreciendo mayor rendimiento de producción y menor consumo específico de electricidad. Sin embargo, la necesidad de operar dentro de recipientes presurizados, costosos y poco prácticos, sigue siendo una de las principales limitaciones de las tecnologías SOECs.
Para abordar esto, SIMP-EL ofrece una solución que se basa en la combinación de simulaciones multifísicas de alta fidelidad y fabricación avanzada de geometrías disruptivas para desarrollar formas microtubulares y complejas en 3D capaces de soportar operaciones de alta presión sin la participación de recipientes a presión. Este desarrollo abre el camino a la comercialización de electrolizadores de óxido sólido de alta presión y la producción eficiente y rentable de hidrógeno verde.
Diseño de geometrías celulares optimizadas para la alta presión
La fabricación de celdas de óxido sólido en el marco de SIMP-EL ha contado con la colaboración de expertos del Instituto de Investigación en Energía de Cataluña (IREC). Gracias a procesos innovadores, como la impresión 3D por estereolitografía de óxido de zirconio estabilizado con itria, los investigadores han podido diseñar geometrías celulares inéditas, optimizadas para las exigencias de la alta presión.
El consorcio que ha llevado adelante SIMP-EL está formado por tres instituciones: IREC, coordinador del proyecto, el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA) y el Barcelona Supercomputing Center (BSC), quienes han colaborado estrechamente durante todas las etapas del desarrollo.