Según los datos recogidos de un informe de IRENA, de 2005 a 2020 se publicaron en todo el mundo un total de 10.894 familias de patentes relacionadas con la electrólisis del agua, con un aumento anual promedio del 18%. Esto nos permite analizar la tendencia en innovación de electrolizadores.
En 2016, el número de patentes relacionadas con la electrólisis del agua superó el número de patentes relacionadas con fuentes de hidrógeno sólidas o líquidas a base de carbón y petróleo. En particular, TOSHIBA, PANASONIC y HONDA (Japón), CEA (Francia) y SIEMENS (Alemania) fueron los principales solicitantes a lo largo de la serie a nivel global.
Este informe examina las tendencias de patentes y estadísticas en electrolizadores, profundizando en las piezas y los componentes que están recibiendo mayor atención.
Las tendencias más relevantes en electrolizadores
El primer aspecto que llama la atención es la presencia de materiales escasos como barrera importante para el coste y la difusión de los electrolizadores. Este hecho anima a buscar la innovación en electrolizadores mediante el uso de materiales no nobles.
Otro aspecto relevante es la búsqueda de condiciones óptimas de funcionamiento y estructura del electrolizador para aumentar la producción eficiente de hidrógeno.
En cualquier tendencia de innovación , no nos podemos olvidar la búsqueda de un aumento en el rendimiento tecnológico y la durabilidad de los equipos. En este aspecto, la tendencia esta en la investigación de membranas separadoras de polímeros. El espesor de la membrana presente en los electrolizadores permite un aumento de la eficiencia, lo que a su vez permite una reducción en el consumo de electricidad.
La fotoelectrólisis puede hacer que los electrolizadores sean más competitivos en costes que si son suministrados mediante electricidad de origen fósil. Según el estudio, la fotoelectrólisis es un área emergente de patentes donde muchas universidades a nivel mundial están centrándose en el desarrollo de nuevos inventos para dividir agua usando la luz del sol como fuente de energía.
Innovación en electrolizadores para ofrecer un coste más bajo
La innovación en electrolizador avanza. La empresa americana Advanced Ionics afirma haber desarrollado una nueva tecnología para reducir el coste de producción de hidrógeno. Su tecnología Symbiotic ofrecerá un coste nivelado de hidrógeno más bajo que otros tipos de electrolizadores en entornos industriales.
El avance consiste en fabricar un electrolizador que es más eficiente. Por lo tanto, producirá hidrógeno verde más barato que las tecnologías comparativas. El electrolizador Symbiotic requiere 35kWh de electricidad para producir un kilogramo de hidrógeno, un 30% menos que las máquinas alcalinas o PEM de gama alta. Estas funcionan a alrededor de 50kWh/kgH 2 .
Un electrolizador que aprovecha el exceso de energía térmica de la industria
El electrolizador de Advanced Ionics, sin embargo, requiere calor residual o de proceso a temperaturas superiores a 150 °C para alcanzar esa eficiencia. Esto es adecuado para aprovechar los excedentes de energía térmica de numerosas industrias.
Los electrolizadores de óxido sólido (SOE) también están diseñados para usar calor industrial para reducir la cantidad de electricidad requerida, pero esas máquinas necesitan temperaturas mucho más altas para funcionar. Por ejemplo, las SOE producidas por el fabricante alemán Sunfire requieren al menos 850 °C, mientras que la danesa Haldor Topsøe necesita 700 °C para sus máquinas.
Según un estudio de 2018 realizado por cientificos italianos en la revista Applied Thermal Engineering , no hay mucho calor residual disponible en el rango de 500-1000C. Una excepción a esta afirmación la encontramos en los sectores del cemento, hierro y acero. Esta línea de investigación apunta la posibilidad de estudiar otras fuentes de calor industrial residual o no deseado.
Dentro del rango de 200 a 500 °C el potencial aumenta. Esto sucede principalmente en las industrias de la celulosa y el papel y del hierro y el acero. La mayoría del calor residual en la industria se encuentra en el rango de temperatura de 100 a 200 °C.
La innovación en electrolizador de hidrogeno
El fabricante lo denomina electrolizador de vapor de agua. Es una nueva clase de electrolizador que no es alcalino, PEM, AEM ni de óxido sólido… pero alcanza ese punto óptimo que combina algunos de los lo mejor de todas estas tecnologías.
El equipo funciona de forma similar a otros electrolizadores, es decir, emplea electrodos y una corriente eléctrica para dividir las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno.
Los electrodos de Advanced Ionics están hechos de un metal poroso y están combinado con un electrolito construido con materiales iónicos compuestos. Sin embargo, no facilitan más información para mantener su posición de ventaja en el I+D+i.
Fuentes consultadas: IRENA y Advanced Ionics
