Los electrolizadores son dispositivos que utilizan electricidad para dividir el agua u otros electrolitos en hidrógeno y oxígeno. El proceso asociado se denomina electrólisis. Existen varias tecnologías de electrolizadores, cada una con sus propias ventajas, desventajas y características.
A continuación se resumen algunas tecnologías de electrolizadores de uso común para ofrecer una visión general:
- Electrolizadores alcalinos: Este tipo de electrolizador utiliza un electrolito alcalino líquido para el proceso de electrólisis, normalmente una solución de hidróxido de potasio (KOH). Los sistemas funcionan a temperaturas relativamente altas y suelen producir hidrógeno a presiones medias de 10-30 bar(g). Se han utilizado durante varias décadas. Los electrolizadores alcalinos son conocidos por su eficiencia, durabilidad y costo relativamente bajo. Se utilizan habitualmente en aplicaciones industriales a gran escala y para la producción de hidrógeno, pero las nuevas versiones también pueden utilizarse en relación con fuentes de energía renovables. Ciertas variantes producen hidrógeno justo por encima de la presión ambiente.
- Electrolizador de membrana de intercambio de protones (PEM): Los electrolizadores PEM utilizan una membrana de electrolito de polímero sólido, como Nafion, que permite selectivamente el transporte de protones (H+). Los electrolizadores PEM funcionan a temperaturas más bajas y presiones más altas de 30-40 bar (g) en comparación con los electrolizadores alcalinos. Ofrecen tiempos de respuesta rápidos, alta eficiencia y flexibilidad para un funcionamiento dinámico. Los electrolizadores PEM son adecuados para diversas aplicaciones, incluido el almacenamiento de energía renovable, las estaciones de servicio de hidrógeno y los sistemas distribuidos a pequeña escala.
- Célula electrolizadora de óxido sólido: Este tipo de electrolizador funciona a altas temperaturas normalmente superiores a 600 °C y utiliza un electrolito cerámico sólido, como el circonio estabilizado con itria (YSZ). La tecnología tiene la ventaja de ser reversible, lo que significa que una máquina electrolizadora es al mismo tiempo una pila de combustible que puede producir electricidad a partir del hidrógeno. Estos electrolizadores se utilizan principalmente en aplicaciones a gran escala en las que se dispone de fuentes de calor de alta temperatura, como el exceso de calor residual o la energía renovable. Una empresa que es conocida por esta tecnología y que ha erigido electrolizadores relativamente grandes basados en la tecnología es Bloom Energy.
- Electrolizadores de membrana de intercambio aniónico (AEM): Los electrolizadores AEM utilizan una membrana de intercambio aniónico como electrolito. Los electrolizadores AEM son una tecnología emergente en el campo de la producción de hidrógeno y están ganando atención por sus ventajas potenciales sobre otras tecnologías de electrolizadores, en particular porque no requieren metales raros como otras tecnologías. Una solución está disponible comercialmente hoy en día. Un ejemplo de una aplicación AEM en un proyecto GRZ es el proyecto EWB.
- Electrolizador fotoelectroquímico: Esta tecnología utiliza semiconductores que absorben la luz y procesos electroquímicos para impulsar la reacción de división del agua. Los electrolizadores utilizan energía solar para generar la electricidad necesaria para la electrólisis, eliminando la necesidad de una fuente de energía externa. Hoy en día, la tecnología aún se encuentra en una etapa temprana de desarrollo, pero es prometedora para la producción sostenible y directa de hidrógeno impulsado por energía solar.
La siguiente imagen muestra un electrolizador PEM utilizado para la producción de hidrógeno para un dispositivo de compresión de almacenamiento FLEXI HyCo .
Cada tecnología de electrolizador tiene su propio conjunto de ventajas, incluida la eficiencia, las condiciones de funcionamiento, la escalabilidad y el costo. La elección de la tecnología de electrolizadores depende de factores como la aplicación, la escala de producción, la infraestructura disponible y los requisitos específicos del sistema.
GRZ ha integrado a diferentes fabricantes, desde el laboratorio hasta la escala MW, y puede ayudarle a realizar su proyecto con éxito.
