La industria de los electrolizadores de hidrógeno ha experimentado un rápido crecimiento en los últimos años debido al interés creciente en la producción de hidrógeno verde como una alternativa limpia a los combustibles fósiles. Los electrolizadores de hidrógeno son dispositivos que utilizan electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, y se utilizan en la producción de hidrógeno verde.
El mercado global de electrolizadores de hidrógeno se espera que crezca significativamente en los próximos años, impulsado por el aumento de la demanda de hidrógeno verde. Según un informe reciente de la consultora Grand View Research, se espera que el mercado mundial de electrolizadores de hidrógeno alcance los 10.000 millones de dólares en 2028, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 15,6% desde 2021 hasta 2028.
Entre los principales actores de la industria de electrolizadores, se encuentran las mejores empresas de hidrógeno para invertir. Estas empresas están invirtiendo en investigación y desarrollo para mejorar la eficiencia y reducir los costos de los electrolizadores, así como en la construcción de nuevas plantas de producción de electrolizadores para satisfacer la creciente demanda de hidrógeno verde.
Los tipos de electrolizadores
En la actualidad, la mayoría de los electrolizadores de hidrógeno son de dos tipos: electrolizadores alcalinos y electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM). Los electrolizadores alcalinos han sido utilizados durante décadas en la producción de hidrógeno industrial, mientras que los electrolizadores PEM se han desarrollado más recientemente y se utilizan principalmente en aplicaciones de energía renovable.
La industria de electrolizadores está en alza
La fabricación anual creció aproximadamente 1,3 GW a finales de 2022, y se prevee un desarrollo hasta los 104 GW hasta 2031. Ese incremento implicaría un aumento de casi un 8.000% las actuales cifras, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 62,6 %.
Factores que impulsan el crecimiento
Otro dato nos da una idea de la enorme proporción del crecimiento que se espera. Y es que hasta ahora se habían instalado en todo el mundo unos 200 MW. Algo que que quedará en nada a la vista de las cifras previstas por los expertos.
Los factores que impulsarán este crecimiento serán la disminución de los costes de capital, la disminución de los costes de las materias primas y un impulso general para la reducción de emisiones contaminantes. Además, las políticas, como los subsidios, los límites a los combustibles fósiles y los impuestos al CO2, pueden incluso acelerar y adelantar el crecimiento.
Sin duda uno de los factores más llamativos de este informe es el cambio en la tendencia de la producción de los electrolizadores, que debido al impacto de la guerra de Ucrania ha despertado el interés de empresas y gobiernos, lo que llevará a Europa a ser líder en producción, por delante de Asia, Norteamérica y Oriente Medio.
Fabricantes en la industria de electrolizadores
Hasta la fecha, se han anunciado al menos 14 fábricas de electrolizadores a escala de GW, que suman 26 GW, por parte de los siguientes fabricantes:
- ITM Power (5GW, Reino Unido)
- Plug Power (1GW en Estados Unidos; 1GW en Corea del Sur; 2GW en Australia con Fortescue Future Industries)
- John Cockerill (1GW in Francia; 2GW en India, en colaboración con Greenko)
- Siemens Energy (1GW en Alemania, previsiones para varios GW)
- Cummins (1GW en España, con Iberdrola; y 1GW en China, con Sinopec)
- Nel (2GW, Noruega)
- Ohmium (India, 2GW)
- McPhy (Francia, 1GW)
- Sunfire (Alemania, 1GW)
Electrolizadores alcalinos y PEM
Las inversiones y desarrollos tecnológicos buscan la rentabilidad del proceso productivo de electrolizadores. Actualmente, en la industria de elctrolizadores destacan dos tecnologías en fases de comercialización: los electrolizadores alcalinos y los electrolizadores PEM. Presentan diferencias como en los catalizadores de hidrógeno.
Los electrolizadores alcalinos basan su producción en la inmersión de dos electrodos en un electrolito líquido alcalino que conduce aniones OH–. Los electrodos están separados por un diafragma. Por otra parte, los electrolizadores PEM se caracterizan porque su electrolito es una membrana polimérica sólida que conduce H+.
Estas tecnologíass cuentan con diferentes ventajas en términos de eficiencia, flexibilidad, tiempo de vida o pureza del hidrógeno final producido. Sin embargo, el proceso de fabricación de ambas tipologías es muy similar. Vamos a analizarlas en tres etapas.
Fabricación de celdas
La celda, al igual que ocurre con las baterías, es el “corazón” del electrolizador. Se trata del medio a través del cual se produce el proceso electroquímico que permite la producción de hidrógeno.
Estas celdas se componen de dos electrodos: un cátodo y un ánodo. También, hay que añadir bien un electrolito líquido o una membrana electrolítica sólida según el proveedor y su apuesta tecnológica. Además, hay otros componentes necesarios para su correcto funcionamiento. Por ejemplo, dos capas porosas: que permitan el transporte de reactivos y la eliminación de productos; o placas bipolares: que proporcionan soporte mecánico y distribuyen el flujo.
Agrupación en stacks
Esta etapa de fabricación consiste en agrupar múltiples celdas y conectarlas en serie. Esto permite integrarlas entre sí y lograr con ello un dispositivo que consolida en un sólo elemento la capacidad de electrólisis de las celdas. Para su elaboración, se emplean espaciadores, juntas, marcos y placas. Los espaciadores sirven para aislar los electrodos opuestos. Las placas aportan estabilidad mecánica y evitan fugas de fluidos.
Fabricación del electrolizador
La última etapa consite en la fabricación del electrolizador propiamente dicho. Para ello, se lleva a cabo la integración de stacks con el resto de equipos necesarios para la producción del hidrógeno. Se conectan los dispositivos de refrigeración, de procesamiento del hidrógeno, suministro de agua y de electricidad y salida de gas.
Una vez realizada la integración de estos elementos en un único equipo, se contará con el sistema completo para la realización de la electrólisis. La electrolisis de hidrógeno se realizará por vía alcalina o PEM. El resultado es la producción de hidrógeno.
