¿Qué es un electrolizador y para qué sirve?

Un electrolizador es un dispositivo que utiliza electricidad para separar el agua u otros componentes en sus elementos constituyentes mediante electrólisis. La electrólisis es una reacción química en la que una corriente eléctrica atraviesa una sustancia, provocando su descomposición en sus componentes básicos.

En el caso de la electrólisis del agua, un electrolizador utiliza una corriente eléctrica para dividir las moléculas de agua en gases de hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno gaseoso se puede almacenar como gas comprimido o licuado. El oxígeno creado se libera nuevamente al aire o se captura y almacena para suministrarlo a otros procesos industriales.

Los componentes de un electrolizador.

La forma básica de una unidad de electrolizador contiene una celda electrolítica con dos electrodos, un cátodo (carga negativa) y un ánodo (carga positiva), y una membrana. Un sistema de electrolizador contiene pilas de celdas de electrolizador, bombas, respiraderos, tanques de almacenamiento, una fuente de alimentación, un separador y otros componentes operativos.

La electrólisis ocurre dentro de las pilas de celdas cuando se aplica una corriente eléctrica a través de los electrolitos. El ánodo atrae los iones de hidróxido cargados negativamente (OH-), liberando gas oxígeno (O2). El cátodo atrae los iones de hidrógeno cargados positivamente (H+) y libera hidrógeno gaseoso (H2).

¿Para qué se utilizan los electrolizadores?

Los electrolizadores se utilizan principalmente para producir hidrógeno gaseoso. El hidrógeno es esencial para procesos industriales, como la producción de amoníaco para fertilizantes y como combustible para pilas de combustible en vehículos como autobuses , camiones y trenes . También se pueden usar para el almacenamiento de energía, convirtiendo el excedente de electricidad proveniente de fuentes renovables, como la eólica, la solar y la hidroeléctrica, en hidrógeno gaseoso. Este gas se puede comprimir, almacenar y utilizar según sea necesario.

Los electrolizadores, que varían en tamaño y función, son escalables para satisfacer diversas necesidades de entrada y salida. Su huella puede variar desde pequeñas plantas de electrolizadores industriales instaladas en contenedores de envío para la producción in situ hasta instalaciones de producción de hidrógeno centralizadas a gran escala capaces de entregar hidrógeno en camiones o conectarse a tuberías para la mezcla de gas natural.

Los electrolizadores también son una tecnología complementaria a las pilas de combustible . Funcionan de forma similar a una batería, produciendo electricidad y calor. A diferencia de una batería, una pila de combustible puede generar electricidad de forma continua si se le suministra un combustible, como el hidrógeno. Las pilas de combustible que utilizan hidrógeno generan electricidad sin emisiones en el punto de uso, lo que significa que no se necesitan combustibles fósiles y no se generan emisiones nocivas.

Los diferentes tipos de electrolizadores.

Hay tres tipos principales de tecnología de electrólisis del agua: membrana de intercambio de protones (PEM), alcalina y óxido sólido. Cada electrolizador funciona de manera ligeramente diferente según el material electrolítico involucrado. 

Electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM)

Los electrolizadores PEM contienen una membrana de intercambio de protones que utiliza un electrolito de polímero sólido. Cuando se aplica una corriente eléctrica a su conjunto de celdas durante la electrólisis del agua, esta se disocia en hidrógeno y oxígeno. Los protones de hidrógeno atraviesan la membrana para formar H₂ en el cátodo.

Electrolizadores alcalinos

Los electrolizadores alcalinos contienen agua y una solución electrolítica líquida, como hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH). Al aplicar corriente a una pila alcalina, los iones hidróxido (OH-) se desplazan a través de la solución electrolítica desde el cátodo hasta el ánodo de cada pila. En el cátodo se generan burbujas de hidrógeno y en el ánodo, de oxígeno.

Electrolizadores de óxido sólido 

Los electrolizadores de óxido sólido, o celdas de electrólisis de óxido sólido (SOEC), son celdas de combustible de óxido sólido que funcionan en modo regenerativo. Un SOEC utiliza un electrolito de óxido sólido o cerámico. Cuando se aplica corriente y se alimenta agua a su cátodo, el agua se convierte en gas hidrógeno e iones de óxido. Mientras se captura el hidrógeno gaseoso para su purificación, los iones de óxido se mueven hacia el ánodo y liberan electrones a un circuito externo para convertirse en oxígeno gaseoso.

Electrolizadores y producción de hidrógeno verde

El hidrógeno verde es hidrógeno renovable producido mediante tecnología de electrólisis de agua y electricidad generada a partir de fuentes de energía renovables, como la solar o la eólica. Está ganando un impulso sin precedentes a nivel mundial, y Accelera cree que es un componente clave para acelerar el cambio hacia la energía limpia. La comercialización de electrolizadores puede hacer que el hidrógeno verde esté más disponible y permitir que los sistemas energéticos de todo el mundo experimenten transformaciones fundamentales para reducir las emisiones y reducir su impacto negativo en el medio ambiente.