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Atualizado em 19 junho 2024

Tecnologias de eletrólise

Os eletrolisadores são dispositivos que utilizam eletricidade para dividir a água ou outros eletrólitos em hidrogênio e oxigênio. O processo associado é chamado de eletrólise. Existem várias tecnologias de eletrolisadores, cada uma com suas próprias vantagens, desvantagens e características.

Algumas tecnologias de eletrolisadores comumente usadas são resumidas aqui para fornecer uma visão geral:

  • Eletrolisadores alcalinos: Este tipo de eletrolisador usa um eletrólito alcalino líquido para o processo de eletrólise, tipicamente uma solução de hidróxido de potássio (KOH). Os sistemas operam a temperaturas relativamente altas e geralmente produzem hidrogênio a pressões médias de 10-30 bar(g). Eles têm sido usados por várias décadas. Os eletrolisadores alcalinos são conhecidos por sua eficiência, durabilidade e custo relativamente baixo. Eles são comumente usados em aplicações industriais em grande escala e para a produção de hidrogênio, mas novas versões também podem ser usadas em conexão com fontes de energia renováveis. Certas variantes produzem hidrogênio logo acima da pressão ambiente.
  • Eletrolisador de Membrana de Troca de Prótons (PEM): Os eletrolisadores PEM utilizam uma membrana eletrolítica polimérica sólida, como o Nafion, que permite seletivamente o transporte de prótons (H+). Os eletrolisadores PEM operam em temperaturas mais baixas e pressões mais altas de 30-40 bar(g) em comparação com os eletrolisadores alcalinos. Eles oferecem tempos de resposta rápidos, alta eficiência e flexibilidade para operação dinâmica. Os eletrolisadores PEM são adequados para várias aplicações, incluindo armazenamento de energia renovável, estações de abastecimento de hidrogênio e sistemas distribuídos em pequena escala.
  • Célula Eletrolisadora de Óxido Sólido: Este tipo de eletrolisador opera em altas temperaturas tipicamente acima de 600°C e usa um eletrólito cerâmico sólido, como a zircônia estabilizada por ítria (ZEI). A tecnologia tem a vantagem de ser reversível, o que significa que uma máquina eletrolisadora é ao mesmo tempo também uma célula de combustível que pode produzir eletricidade a partir do hidrogênio. Esses eletrolisadores são usados principalmente em aplicações de grande escala nas quais fontes de calor de alta temperatura, como excesso de calor residual ou energia renovável, estão disponíveis. Uma empresa que é conhecida por essa tecnologia e ergueu eletrolisadores relativamente grandes baseados na tecnologia é a Bloom Energy.
  • Eletrólidos de membrana de troca aniônica (AEM): Os eletrolisadores AEM utilizam uma membrana de troca aniônica como eletrólito. Os eletrolisadores AEM são uma tecnologia emergente no campo da produção de hidrogênio e estão ganhando atenção por suas vantagens potenciais sobre outras tecnologias de eletrolisadores, em particular por não exigirem metais raros, como outras tecnologias. Uma solução está disponível comercialmente hoje. Um exemplo de um aplicativo AEM em um projeto GRZ é o projeto EWB.
  • Eletrolisador Fotoeletroquímico: Essa tecnologia usa a combinação de semicondutores absorvedores de luz e processos eletroquímicos para conduzir a reação de divisão da água. Os eletrolisadores utilizam energia solar para gerar a eletricidade necessária para a eletrólise, eliminando a necessidade de uma fonte de energia externa. Hoje, a tecnologia ainda está em um estágio inicial de desenvolvimento, mas é promissora para a produção sustentável e direta de hidrogênio movido a energia solar.

A imagem abaixo mostra um eletrolisador PEM usado para a produção de hidrogênio para um dispositivo de compressão de armazenamento FLEXI HyCo .

Dispositivo de compressão de armazenamento FLEXI HyCo com um sistema de eletrólise PEM.
Um compressor de hidrogênio fabricado pela GRZ e um eletrolisador PEM que produz aproximadamente 36 litros normais por hora, ou seja, ca. 3,2 gH2/h.

Cada tecnologia de eletrolisador tem seu próprio conjunto de vantagens, incluindo eficiência, condições operacionais, escalabilidade e custo. A escolha da tecnologia do eletrolisador depende de fatores como a aplicação, escala de produção, infraestrutura disponível e requisitos específicos do sistema.

A GRZ integrou diferentes fabricantes, de laboratório a MW, e pode ajudá-lo a realizar seu projeto com sucesso.

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