Os eletrolisadores são dispositivos que utilizam eletricidade para dividir a água ou outros eletrólitos em hidrogênio e oxigênio. Eles implementam um processo chamado eletrólise. Existem várias tecnologias de eletrolisadores, cada uma com suas próprias vantagens, desvantagens e características.
Principais categorias #
A lista abaixo resume algumas tecnologias de eletrolisadores comumente usadas para fornecer uma visão geral:
- Eletrolisadores alcalinos: Eles usam 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 eficazes, duráveis e de custo relativamente baixo. 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. A imagem abaixo mostra uma versão em escala de laboratório juntamente com um dispositivo de compressão de armazenamento FLEXI HyCo .
- 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.
- 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.
- Eletrolisador Fotoeletroquímico: Essa tecnologia combina 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.
Aplicativos #
Na fase relativamente inicial de desenvolvimento da indústria de hoje, nenhuma preferência tecnológica clara para cada aplicação emergiu. No entanto, as aplicações típicas para cada tecnologia são resumidas abaixo:
- Os eletrolisadores alcalinos são comumente usados em aplicações industriais de grande escala e para a produção de hidrogênio, mas novas versões também podem ser usadas em conexão com fontes de energia renováveis.
- Os eletrolisadores PEM são adequados para várias aplicações, incluindo armazenamento de energia renovável, estações de abastecimento de hidrogênio e sistemas distribuídos em pequena escala.
- As células eletrolisadoras de óxido sólido são frequentemente descritas como uma tecnologia adequada para aplicações de grande escala nas quais fontes de calor de alta temperatura, como excesso de calor residual ou energia renovável, estão disponíveis. A empresa Bloom Energy oferece essa tecnologia e ergueu eletrolisadores relativamente grandes com base nela.
- Os eletrolisadores de membrana de troca aniônica (AEM) são uma tecnologia emergente com apenas uma solução disponível comercialmente atualmente. Um exemplo de um aplicativo AEM em um projeto GRZ é o projeto EWB.
- Os eletrolisadores fotoeletroquímicos ainda estão em um estágio inicial de desenvolvimento, mas mantêm a promessa de produção sustentável e direta de hidrogênio movido a energia solar.
Conclusão #
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.
