Están tomando forma dos nuevas tecnologías para electrolizadores. El objetivo es que tengan un alto rendimiento y un bajo costo. En Suecia, se está trabajando con ambas tecnologías.
Las técnicas de electrolizador disponibles a escala industrial en el mercado actual son la electrólisis alcalina (ALK) y la electrólisis de membrana de intercambio de protones (PEM). Se basan en tecnología probada para dividir el agua a una temperatura relativamente baja.
Pero dos nuevas tecnologías están luchando contra las antiguas. Esto es parcialmente electrólisis de alta temperatura (SOEC), donde la idea es que el calor residual de varios procesos industriales se utilizará para reducir la necesidad de electricidad para el electrolizador. Por un lado, también existe una especie de combinación de electrólisis alcalina y PEM. Se llama electrólisis con membrana de intercambio aniónico (AEM).
En Suecia, se está trabajando para desarrollar ambas tecnologías. Dentro del nuevo centro de investigación Push, que está dirigido por KTH, los electrolizadores AEM son un foco particular.
El objetivo: alto rendimiento sin metales preciosos
Mientras que la tecnología PEM se basa en iones de hidrógeno, es decir, en la práctica protones, que se transportan entre los electrodos, es en la tecnología AEM donde los iones de hidróxido deben viajar a través de la membrana en el electrolito.
– Es mucho más difícil, porque los iones de hidróxido son mucho más grandes que los protones. Por lo tanto, es difícil fabricar membranas que dejen pasar los iones de hidróxido pero que aún bloqueen otras cosas, dice Thomas Wågberg, profesor de física en la Universidad de Umeå.
La idea con el nuevo tipo de electrolizadores AEM es lograr un rendimiento tan alto como en PEM pero sin metales preciosos caros como catalizadores.
Hasta ahora, Thomas Wågberg cree que los investigadores del Push Center han recorrido un largo camino. Al menos en el caso de los componentes individuales. Pero hasta ahora no se han agrupado en una unidad funcional. Es importante encontrar el rompecabezas óptimo donde encajan la membrana y el catalizador.
“Puede ser suficiente agregar vapor de agua a más de 100 grados”
Además, es necesario examinar más a fondo la estabilidad de los catalizadores.
– La estabilidad suele ser muy buena, pero no tan buena como se exige en la industria. Quieren hacer funcionar electrolizadores allí durante varios años sin perder más del 10-20 por ciento de eficiencia, dice Thomas Wågberg.
La otra tecnología que aún no se ha lanzado a gran escala en el mercado es la electrólisis de alta temperatura. Es un método que requiere 600-900 grados Celsius.
La idea es utilizar el calor residual de los procesos industriales para necesitar menos electricidad para el electrolizador. El fabricante alemán de electrolizadores Sunfire ya ha instalado estos módulos en Salzgitter, donde se utiliza el calor residual de la industria del acero.
Sin embargo, el calor residual no tiene que mantener una temperatura tan alta como 600 grados, dice el profesor asociado Jan Froitzheim en Chalmers.
– Puede ser suficiente suministrar vapor de agua a más de 100 grados, luego se suministra electricidad para que el proceso sea de 600 u 800 grados. La celda tiene cierta resistencia, lo que significa que se calienta automáticamente, dice.
“Riesgo de accidentes graves”
Junto con Sandvik, Outokumpu y Sunfire, Jan Froitzheim acaba de solicitar subvenciones de investigación de Vinnova para producir materiales más baratos para electrolizadores de alta temperatura. El grupo se centra en las placas de acero que se utilizan para conectar varias celdas electrolíticas en serie entre sí, de modo que cada electrolizador pueda producir grandes cantidades de hidrógeno. Las baldosas deben ser conductoras de electricidad pero aún así resistir la corrosión y se fabrican especialmente en la actualidad en pequeños volúmenes.
El objetivo es que, en su lugar, se pueda utilizar acero más económico, protegido por un revestimiento. Sandvik ya ha desarrollado uno, hecho de cobalto y cerio, que funciona bien. En el próximo proyecto, la esperanza es que sea aún mejor y el costo sea menor.
Jan Froitzheim cree que la electrólisis de alta temperatura puede ser significativamente más eficiente que los electrolizadores actuales. En la práctica, cree que la tecnología puede producir hidrógeno con un 15 por ciento menos de electricidad, con la ayuda del vapor de agua del calor residual.
Sin embargo, Thomas Wågberg señala ciertos riesgos con el método.
– El vapor de agua a alta temperatura y alta presión se encuentra entre los más peligrosos que existen. Existe riesgo de accidentes graves. La electrólisis de alta temperatura probablemente solo se construirá en plantas bastante grandes, dice.
Source: Nyteknik – Senaste nytt by www.nyteknik.se.
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