COMBUSTIBLES SOLARES Y PROCESOS INDUSTRIALES A ALTA TEMPERATURA

HYDROSOL-II :  Solar Hydrogen via Water Splitting in Advanced Monolithic Reactors for Future Solar Power Plants

Participantes: APTL (Grecia), DLR (Alemania), CIEMAT (España), STC (Dinamarca), Johnson Matthey (RU).

Contacto: Christos Agrafiotis; chrisagr@cperi.certh.gr

Contacto PSA : Antonio López; antonio.lopez@psa.es

Financiación: Proyecto de cooperación financiado por el VI Programa Marco de la CE. Presupuesto total: 4.230 k€. Presupuesto CIEMAT: 647 k€.

Duración: 1 de diciembre de 2005 – 30 Septiembre de 2009

Motivación: La producción de hidrógeno solar por vía termoquímica se enfrenta al gran reto de conseguir la escalación de tecnologías de concentración solar y reactores capaces de operar para potencias de varios MW. Actualmente existen desarrollos, muchos de ellos probados conjuntamente por DLR y CIEMAT en las instalaciones de la PSA, que permiten operar con receptores volumétricos a temperaturas por encima de 1.000ºC. La motivación del proyecto Hydrosol-II es la confianza de poder trasladar la experiencia acumulada en el desarrollo de materiales y sistemas con matrices catalíticas utilizando SiC con canales monolíticos que fueron validados con éxito durante el proyecto SOLAIR. La impregnación de estas matrices cerámicas con ferritas mixtas permitiría utilizar el concepto de receptor/reactor volumétrico para su uso en la producción de hidrógeno. La posibilidad de utilizar este reactor monolítico con la ferrita fijada a un substrato facilita en gran medida la separación del oxigeno y el hidrógeno al realizarse en etapas alternantes de carga y descarga.

Objetivos: La segunda fase de dicho proyecto (Hydrosol-II) comenzó en noviembre de 2005 y su objetivo es la evaluación de un reactor de 100 kW (Fig. 1) en la Plataforma Solar de Almería utilizando ferritas mixtas de Zn impregnadas sobre matrices cerámicas de SiC. La novedad de este diseño se centra en la utilización de un modo de operación discontinuo en los procesos de carga y descarga. La etapa endotérmica es realizada con iluminación solar, de manera que el foco con alto flujo de radiación solar generada por un campo de helióstatos se mueve alternativamente de unas matrices a otras para permitir posteriormente la etapa de descarga de H2.

La primera serie de pruebas de producción de hidrógeno se realizaron en el año  2009 y demostraron la viabilidad de la producción de hidrógeno en el reactor experimental para dos ciclos consecutivos. En la Fig. 2 se muestran los resultados obtenidos durante una campaña de ensayos con ambos módulos. La concentración medida se correspondería con una conversión del 30% de vapor de agua.

A lo largo de 2009 se han llevado a cabo diversas campañas de ensayo con distintos tipos de recubrimientos en los monolitos, observándose que el material exhibe la misma actividad que en los ciclos mostrados en la Fig. 2. Se ha demostrado con esta campaña de ensayos la capacidad operativa del rector de HYDROSOL II en un campo de helióstatos con torre central para la producción semi-continua de hidrogeno.

HYDROSOL II en operación
Concentración de hidrógeno detectado por el GC