¿Qué es un electrolizador y para qué sirve?

An electrolizador es un dispositivo que utiliza electricidad para dividir el agua u otros componentes en sus elementos constituyentes a través de la electrólisis. La electrólisis es una reacción química en la que una corriente eléctrica pasa a través de una sustancia, lo que hace que se descomponga en sus componentes básicos.

En el caso de la electrólisis del agua, un electrolizador utiliza una corriente eléctrica para dividir las moléculas de agua en gases de hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno gaseoso se puede almacenar como gas comprimido o licuado. El oxígeno creado se libera nuevamente al aire o se captura y almacena para suministrarlo a otros procesos industriales.

Los componentes de un electrolizador.

La forma básica de una unidad de electrolizador contiene una celda electrolítica con dos electrodos, un cátodo (carga negativa) y un ánodo (carga positiva), y una membrana. Un sistema de electrolizador contiene pilas de celdas de electrolizador, bombas, respiraderos, tanques de almacenamiento, una fuente de alimentación, un separador y otros componentes operativos.

La electrólisis ocurre dentro de las pilas de celdas cuando se aplica una corriente eléctrica a través de los electrolitos. El ánodo atrae los iones de hidróxido cargados negativamente (OH-), liberando gas oxígeno (O2). El cátodo atrae los iones de hidrógeno cargados positivamente (H+) y libera hidrógeno gaseoso (H2).

¿Para qué se utilizan los electrolizadores?

Los electrolizadores se utilizan principalmente para producir gas hidrógeno. El hidrógeno es esencial para los procesos industriales, incluidos amoníaco producción de fertilizantes y combustible para aplicaciones de celdas de combustible tales como autobuses, camiones e trenes. Se pueden utilizar para el almacenamiento de energía al convertir el exceso de electricidad de fuentes de energía renovables, como la energía eólica, solar e hidroeléctrica, en gas hidrógeno. Luego, el gas se puede comprimir, almacenar y usar según sea necesario.

Los electrolizadores, que varían en tamaño y función, son escalables para satisfacer diversas necesidades de entrada y salida. Su huella puede variar desde pequeñas plantas de electrolizadores industriales instaladas en contenedores de envío para la producción in situ hasta instalaciones de producción de hidrógeno centralizadas a gran escala capaces de entregar hidrógeno en camiones o conectarse a tuberías para la mezcla de gas natural.

Los electrolizadores son también una tecnología complementaria a celdas de combustible. Al funcionar como una batería, las celdas de combustible producen electricidad y calor. A diferencia de una batería, una celda de combustible puede producir electricidad sin fin si se suministra continuamente un combustible, como el hidrógeno. Las celdas de combustible que usan hidrógeno generan electricidad con cero emisiones en el punto de uso para sus aplicaciones, lo que significa que no se necesitan combustibles fósiles y no se crean emisiones nocivas.

Los diferentes tipos de electrolizadores.

Hay tres tipos principales de tecnología de electrólisis del agua: membrana de intercambio de protones (PEM), alcalina y óxido sólido. Cada electrolizador funciona de manera ligeramente diferente según el material electrolítico involucrado. 

Electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM)

electrolizadores PEM contienen una membrana de intercambio de protones que utiliza un electrolito polimérico sólido. Cuando se aplica una corriente eléctrica a su pila de celdas durante la electrólisis del agua, el agua se divide en hidrógeno y oxígeno. Los protones de hidrógeno atraviesan la membrana para formar H2 en el lado del cátodo. 

Electrolizadores alcalinos

Electrolizadores alcalinos contienen agua y una solución electrolítica líquida como hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH). Cuando se aplica corriente a una celda alcalina, los iones de hidróxido (OH-) se mueven a través de las soluciones electrolíticas desde el cátodo hasta el ánodo de cada celda. Las burbujas de gas de hidrógeno se generan en el cátodo y el gas de oxígeno se genera en el ánodo.

Electrolizadores de óxido sólido 

Los electrolizadores de óxido sólido, o celdas de electrólisis de óxido sólido (SOEC), son celdas de combustible de óxido sólido que funcionan en modo regenerativo. Un SOEC utiliza un electrolito de óxido sólido o cerámico. Cuando se aplica corriente y se alimenta agua a su cátodo, el agua se convierte en gas hidrógeno e iones de óxido. Mientras se captura el hidrógeno gaseoso para su purificación, los iones de óxido se mueven hacia el ánodo y liberan electrones a un circuito externo para convertirse en oxígeno gaseoso.

Electrolizadores y producción de hidrógeno verde

El hidrógeno verde es hidrógeno renovable producido mediante tecnología de electrólisis de agua y electricidad generada a partir de fuentes de energía renovables, como la solar o la eólica. Está ganando un impulso sin precedentes a nivel mundial, y Accelera cree que es un componente clave para acelerar el cambio hacia la energía limpia. La comercialización de electrolizadores puede hacer que el hidrógeno verde esté más disponible y permitir que los sistemas energéticos de todo el mundo experimenten transformaciones fundamentales para reducir las emisiones y reducir su impacto negativo en el medio ambiente.