Los electrolizadores son dispositivos que utilizan electricidad para dividir el agua u otros electrolitos en hidrógeno y oxígeno. Implementan un proceso llamado electrólisis. Existen varias tecnologías de electrolizadores, cada una con sus propias ventajas, desventajas y características.
Categorías principales #
La siguiente lista resume ciertas tecnologías de electrolizadores de uso común para proporcionar una descripción general:
- Electrolizadores alcalinos: Utilizan 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 eficientes, duraderos y de costo relativamente bajo. 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. La siguiente imagen muestra una versión a escala de laboratorio junto con un dispositivo de compresión de almacenamiento FLEXI HyCo .
- 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.
- 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.
- Electrolizador fotoelectroquímico: Esta tecnología combina 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.
Aplicaciones #
En la fase relativamente temprana de desarrollo de la industria actual, no ha surgido una preferencia tecnológica clara para cada aplicación. Sin embargo, a continuación se resumen las aplicaciones típicas de cada tecnología:
- Los electrolizadores alcalinos se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales a gran escala y para la producción de hidrógeno, pero las nuevas versiones también se pueden utilizar en relación con fuentes de energía renovables.
- 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.
- La celda electrolizadora de óxido sólido a menudo se describe como una tecnología adecuada para 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. La empresa Bloom Energy ofrece esta tecnología y ha erigido electrolizadores relativamente grandes basados en ella.
- Los electrolizadores de membrana de intercambio aniónico (AEM) son una tecnología emergente con una sola solución disponible comercialmente en la actualidad. Un ejemplo de una aplicación AEM en un proyecto GRZ es el proyecto EWB.
- Los electrolizadores fotoelectroquímicos aún se encuentran en una etapa temprana de desarrollo, pero prometen una producción de hidrógeno sostenible y directa impulsada por la energía solar.
Conclusión #
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.
