Descubre los tipos de electrolizadores que existen actualmente, cómo funcionan y sus principales características.
Tras profundizar en qué es la electrólisis en nuestra anterior publicación y conocer sus ventajas y desventajas. En este nuevo post os traemos los diferentes tipos de electrolizadores existentes y sus semejanzas, ya que en todas es común la presencia de dos electrodos donde se producen el hidrógeno (reducción, cátodo) y el oxígeno (oxidación, ánodo).
Tipos de electrolizadores:
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Electrólisis alcalina convencional
Es la tecnología más desarrollada y comercial. Esta se basa en la inmersión de los dos electrodos en un electrolito líquido alcalino que conduce aniones OH– y los electrodos están separados por un diafragma.
Es una tecnología simple y barata, de mantenimiento sencillo, ya que no se necesitan metales nobles y es relativamente estable.
Sin embargo, las densidades de corriente que se obtienen son bajas, ya que trabaja dentro de unos límites de operación (inferior y superior) para que no se produzca mezcla de hidrógeno y oxígeno, perdiéndose por tanto parte de la energía producida
Los electrodos se acaban corroyendo después de un número determinado de paradas y puestas en marcha, y no se ajusta a los requerimientos de acumular energía renovable ya que su tiempo de respuesta es elevado.
Por tanto, generalmente se acoplan a una batería para utilizarse como acumuladores de energía.
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Electrólisis de membrana polimérica protónica (PEM)
La PEM ya es comercial a menor escala pero continúa en fase de desarrollo. Es un tipo de electrólisis donde el electrolito es una membrana polimérica sólida que conduce H+. Se alimenta con agua pura, el hidrógeno producido es muy puro (99.999 %) y se presuriza directamente en el sistema.
Las densidades de corriente que se obtienen son las más elevadas y tiene una respuesta muy rápida y dinámica, que son los requerimientos necesarios para acumular las energías renovables, debidas al carácter fluctuante de éstas.
Sus inconvenientes son que los materiales de los electrodos están basados en metales nobles y en las placas bipolares se utiliza titanio, en ambos casos con un precio elevado y con los problemas relacionados con su escasez y abastecimiento.
A día de hoy PEM es la tecnología idónea para acumular los excesos de energía renovable.
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La electrólisis de estado sólido
Dentro de los tipos de electrólisis, la electrólisis de estado sólido todavía no se comercializa.
Es un sistema sólido que trabaja a altas temperaturas (500-1000 °C). El electrolito es un conductor de iones oxígeno (O2-). La eficiencia energética es prácticamente del 100%, no necesita metales nobles, puede trabajar a alta presión y es reversible a una pila de combustible.
Sin embargo, debido a sus altas temperaturas aún existen problemas respecto a la durabilidad de sus componentes y no se ajusta a los requerimientos de las energías renovables debido a estas temperaturas. Esta condición puede ser una ventaja si se acopla a sistemas en los que se libere calor y éste se pueda utilizar.
Es una de las tecnologías electrolíticas más prometedoras.
Respecto a las dos tipos de electrólisis comerciales, los electrolizadores alcalinos se comercializan de mayor capacidad llegando a 40 MW aprox., mientras que los electrolizadores PEM suelen ser más pequeños, siendo los mayores comercializados del orden de 6-10 MW aprox.
La eficiencia de los alcalinos es algo superior, pudiendo llegar a 93 % en condiciones hhv (High heating value) a 1 bar u 80 % a 200 bar (Electrolizadores NEL serie A). Con estos electrolizadores alcalinos se pueden obtener de 150-300 Nm3/h de H2 consumiendo una energía de 3.8-4.4 kWh/Nm3.
Actualmente hay dos tecnologías electrolizadoras comerciales: la electrólisis alcalina convencional y la electrólisis de membrana polimérica protónica (PEM)
En el caso de los PEM llegan a eficiencias de 80 % en condiciones hhv a 30 bar de presión (Electrolizadores NEL serie M). En el caso de un PEM de 1 MW se pueden obtener 207 Nm3/h de H2 (18.2 kg/h de H2) consumiendo una energía de 4.53 kWh/Nm3. [NEL Hyd, https://nelhydrogen.com/water-electrolysers-hydrogen-generators/].
En la actualidad los electrolizadores de estado sólido que se están empezando a desarrollar tienen una capacidad aproximada de 10 kW.
Nosotros tenemos claro que nos sumamos a las energías del futuro. Ya hemos hecho un repaso por los tipos de electrolizadores existentes. No te pierdas nuestro próximo post con los proyectos de Hidrógeno verde en los que está participando IDEA.
Por María Retuerto, investigadora en el CSIC y experta en Hidrógeno. Colaboradora de IDEA.
IDEA se mueve en un único sentido y dirección: La Sosteniblidad.