Un generador de hidrógeno PEM (por Proton Exchange Membrane, o membrana de intercambio de protones) es un electrolizador que utiliza una membrana sólida de polímero como electrolito en lugar de soluciones alcalinas. Sólo necesita agua pura y corriente continua para funcionar. Produce hidrógeno con una pureza próxima al 99,99%, ideal para aplicaciones industriales y de pila de combustible.
¿Cómo conectar generador PEM de hidrógeno?
Los generadores de hidrógeno de membrana intercambio de protones (PEM) require una serie de conexiones cuidadosas para operar de forma segura y eficiente. Primero es necesario verificar que la fuente de alimentación de corriente continua coincida con el rango de tensión nominal especificado por el fabricante, generalmente entre 12 y 48 V, y que posea capacidad suficiente para suministrar la corriente requerida según la tasa de producción de hidrógeno deseada.
A continuación, se conecta el terminal positivo de la fuente al ánodo del electrolizador y el terminal negativo al cátodo, respetando la polaridad indicada en el diagrama de cableado. El suministro de agua desionizada se realiza mediante una manguera de material compatible, preferiblemente acero inoxidable o polímero certificado, que lleva el fluido al puerto de entrada del módulo PEM; se debe instalar un filtro de partículas upstream para evitar obstrucciones. La salida de hidrógeno se dirige a través de un tubo de alta presión equipado con una válvula de purga y un regulador de presión que mantiene el gas dentro del rango de funcionamiento, habitualmente entre 1 y 10 bar.
Además, se debe conectar un cable de tierra a la carcasa del generador para descargar corrientes de fuga y reducir riesgos de descarga eléctrica. Antes de poner en marcha el equipo, se recomienda realizar una prueba de hermeticidad aplicando presión de nitrógeno o hidrógeno a baja presión y revisar con detector de fugas o solución jabonosa en todas las uniones. Finalmente, se activa el sistema de control integrado, que monitorea temperatura, corriente y flujo de agua, y se ajusta según los parámetros de operación deseados.
¿Cómo funciona paso a paso un generador de hidrógeno de tipo PEM?
Dentro de una celda de hidrógeno de tipo PEM se repiten repetidamente estos pasos:
El agua entra y se “rompe”
El agua pura se hace pasar por el ánodo, donde, al aplicar corriente continua, se descompone en oxígeno, protones (H⁺) y electrones (e⁻).
Los protones cruzan la membrana
La membrana de intercambio de protones permite que solo los protones (H⁺) pasen de ánodo a cátodo, mientras bloquea el paso directo de electrones y mantiene separados los gases. Este diseño sólido mejora la seguridad frente a los electrolizadores alcalinos, que trabajan con líquidos corrosivos.
Los electrones van por un circuito externo
Mientras los protones cruzan la membrana, los electrones fluyen por el cable exterior, generando una corriente útil; es decir, el propio generador “consume” electricidad para impulsar la reacción.
Se forma el hidrógeno en el cátodo
En el cátodo, los protones que llegan a través de la membrana se re combinan con los electrones que llegan por el circuito para dar gas hidrógeno. El hidrógeno y el oxígeno se recogen por tuberías separadas, listos para almacenarse o alimentar una pila de combustible.
Ventajas en el contexto energético español
Los generadores PEM destacan por su diseño compacto, eficiencia razonable (alrededor del 60–70% en términos de bajo poder calorífico) y capacidad para trabajar con corriente variable, lo que los hace muy compatibles con solar y eólica. En España, se están usando en proyectos de hidrógeno verde de tamaño medio‑grande, especialmente en zonas donde hay abundancia de renovables y espacio para plantas de electrólisis, como Huelva o zonas industriales.
Además, al funcionar a temperaturas relativamente bajas (unos 50–80 °C) y responder rápido a cambios de carga, un electrolizador PEM puede ayudar a estabilizar la red eléctrica. También permite absorber excedentes de renovables, transformando kilovatios “sobrantes” en hidrógeno que se almacena para usar más tarde.
