Los electrolizadores de hidrógeno de alta eficiencia combinan innovación técnica y diseño avanzado para maximizar la producción de hidrógeno verde. En este post veremos sus aspectos singulares y algunos proyectos donde ya se están utilizando. Sus características clave son:
Eficiencia energética y parámetros técnicos
Los electrolizadores de hidrógeno eficientes tienen una conversión eléctrica superior al 80% en condiciones HHV (alto poder calorífico), alcanzando hasta 93% en modelos alcalinos presurizados. También, presentan alta densidad de corriente (>2 A/cm² en PEM) para incrementar la producción sin comprometer estabilidad.
Otro aspecto clave es mantener una temperatura operativa optimizada. Esta puede variar, desde 50-80°C en PEM hasta 500-1000°C en electrolizadores de óxido sólido (SOEC).
Componentes críticos
Los materiales son estrategicos en cualquier maquinaria industrial. En los electrolizadores de hidrógeno eficientes destacan las membranas especializadas. En electrolizadores PEM se utiliza habitualmente Nafion® con catalizadores de platino/iridio para conductividad protónica. Mientras que en los electrolizadores alcalinos se emplean electrolitos líquidos de KOH (20-30%) y separadores porosos. Los sistemas de presurización integrados (hasta 200 bar) para almacenamiento directo son criticos para lograr la máxima eficiencia en la producción de hidrógeno de forma eficiente.
Operación sin interrupciones
Los electrolizadores de hidrógeno eficientes deben ofrecer una respuesta dinámica con almenos 60.000 horas con degradación celular <0,5%/1.000 horas. Para lograrlo es necesario un buen mantenimiento predictivo. Este se obtiene mediante sensores IoT para monitoreo de pH, presión y pureza.
Seguridad de funcionamiento
Un aspecto necesario para lograr la máxima eficiencia en los electrolizadores de hidrógeno es tener las certificaciones ATEX/IECEx para manejo de hidrógeno a alta presión. También se necesitan sistemas de purga automáticos que mantienen concentración de H₂ <4% en cámaras.
Una nueva generación de electrolizadores de hidrógeno
El proyecto EMMA logró una financiación del programa EU Next Generation para desarrollar tecnología avanzada en electrolizadores de hidrógeno eficientes. Matteco implementará sus componentes en una nueva generación de electrolizadores de tecnología alcalina de Ariema Enerxía. Así permitiendo producir hidrógeno verde de manera más eficiente y a menor costo.Matteco y Ariema recibieron una subvención de 1,1 millones de euros del gobierno español. El trabajo conjunto se centrará en el desarrollo e integración de componentes de alto rendimiento de Matteco, un proveedor de clase mundial de catalizadores y electrodos para electrólisis alcalina y AEM. Creando una nueva generación de electrolizadores de hidrógeno eficientes, más duraderos y rentables, que producirán hidrógeno verde a un costo competitivo.
La colaboración con Ariema permitirá estudiar y consolidar nuevas posibilidades de desarrollo de electrodos durante tres años. Tanto en tamaños de celda intermedios (25 cm de diámetro) como en los tamaños finales requeridos por la industria del hidrógeno verde (1 m de diámetro). Reducir el coste de producción de hidrógeno verde es esencial para su uso en sectores difíciles de electrificar, como la industria pesada, el transporte de larga distancia y el almacenamiento de energía excedente.
Los objetivos del proyecto
Este despliegue permitirá una conversión más eficiente de la energía excedente generada. La cual se suele producir durante los períodos de alta producción de hidrógeno, de manera que ayuda a estabilizar la red eléctrica y garantizando un suministro constante de energía renovable.
El proyecto EMMA está alineado con los objetivos de la Estrategia de Hidrógeno de la Unión Europea para lograr la neutralidad climática en 2050. Aspira a alcanzar hasta 40 GW de electrolizadores de hidrógeno eficientes para 2030. También avanza los desafíos establecidos por el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) para la electrólisis alcalina para 2026. El uso de electrolizadores de hidrógeno eficientes es fundamental para alcanzar estos objetivos estratégicos.
Green Nh3 electrolizadores de hidrógeno eficientes para producir amoniaco
El proyecto GreeNH3 está liderado por Iberdrola a traves de Supercritical. El objetivo más destacado de este proyecto es la construcción del primer electrolizador ultraeficiente de alta presión del mundo. El prototitpo de Supercritical producirá gases a más de 200 bares de presión sin utilizar compresores. Mediante el uso de calor y presión, consigue ahorrar hasta un 20% de energía para producir la misma cantidad de hidrógeno.
La mayoría de las emisiones de carbono generadas en la producción de amoniaco se deben a la utilización de hidrógeno procedente de combustibles fósiles. El avance de este nuevo electrolizador de hidrógeno ultra eficiente es que está alimentado por energía renovable. Va a emplear un módulo de amoniaco verde de cero emisiones, se combinará con el nitrógeno del aire para producir amoniaco, a presiones extremadamente altas. Esta solución la aporta Proton Ventures, que es un proveedor de soluciones de ingeniería ecológica.
Esta solución innovadora está impulsada por la revolución de los combustibles limpios. Lleva el hidrógeno verde y el amoniaco a mercados que quizá no se hayan dado cuenda de que existe una alternativa más ecológica. Se espera demostrar que hay una forma más sostenible y rentable de producir amoniaco.
