Una innovación reciente y significativa en el campo de los electrolizadores de hidrógeno es la tecnología ‘Anion Exchange Membrane’ (AEM) desarrollada por la empresa emergente Sungreen. Esta nueva tecnología está siendo probada en un proyecto piloto conjunto entre Naturgy y el Instituto Tecnológico de Canarias (ITC).
Las características principales de la tecnología AEM son las siguientes:
Mayor eficiencia: La tecnología AEM promete mejorar la eficiencia en la producción de hidrógeno verde, lo que podría reducir significativamente los costos operativos.
Reducción de materiales escasos: Una ventaja clave de esta tecnología es la disminución importante en el uso de materiales escasos y agotables, lo que la hace más sostenible a largo plazo.
Flexibilidad y respuesta rápida: El sistema AEM permite una gran flexibilidad y rápida respuesta en su integración con energías renovables, lo cual es crucial para la producción de hidrógeno verde.
Las fases de implementación
El proyecto piloto para probar esta tecnología se está llevando a cabo en dos fases:
Primera fase: Instalación y prueba de un prototipo experimental de electrolizador de 2 kW. Este paso inicial permite testar el diseño del equipo y comparar los resultados con los sistemas comerciales actuales.
Segunda fase: Prevista para principios de 2025, se planea instalar un electrolizador de mayor capacidad (50 kW) en Gran Canaria. Este segundo prototipo se optimizará basándose en las mejoras y resultados obtenidos con el equipo de 2 kW.
Jesús Chapado, director del área de Innovación de Naturgy, destaca que este proyecto representa una apuesta por facilitar la llegada del hidrógeno verde e impulsar su desarrollo con costes más reducidos. Se espera que esta nueva tecnología aporte mayor flexibilidad en la producción de hidrógeno, mejor autorregulación del proceso, y un aumento de la autoeficiencia en la producción de este nuevo vector energético.
Esta innovación en electrolizadores AEM podría marcar un punto de inflexión en la producción de hidrógeno verde, haciéndola más accesible y económicamente viable, lo cual es crucial para la transición hacia una energía más limpia y sostenible.
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 de hidrógeno para aumentar la producción eficiente de este gas renovable.
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, ITC y Advanced Ionics
