Explorando la electrólisis del agua alcalina: desbloqueando el combustible del futuro
La electrólisis de agua alcalina (AWE) es un proceso que utiliza un electrolizador para dividir las moléculas de agua (H2O) en hidrógeno gaseoso (H2) y oxígeno gaseoso (O2) utilizando electricidad.
El electrolizador consta de dos electrodos (uno positivo y otro negativo) sumergidos en una solución electrolítica, normalmente una solución de hidróxido de potasio (KOH), separados por un diafragma o membrana.
En este proceso, cuando una corriente eléctrica pasa a través del electrolito, hace que las moléculas de agua cercanas al electrodo negativo sufran una reducción, produciendo gas hidrógeno. Simultáneamente, en el electrodo positivo, se produce la oxidación de los iones hidroxilo, generando oxígeno gaseoso.
La electrólisis del agua alcalina es importante en la producción de hidrógeno a escala industrial, ya que ofrece una tecnología rentable y probada para generar grandes volúmenes de hidrógeno bajo en carbono. El hidrógeno producido se puede utilizar para diversas aplicaciones, como vehículos de pila de combustible, generación de energía y procesos industriales.
Mediante el uso de fuentes de energía renovables como la eólica, la mareomotriz y la solar para la electrólisis, la producción de hidrógeno puede estar completamente libre de emisiones de carbono, contribuyendo a los esfuerzos globales de cero emisiones netas en la lucha contra el cambio climático y la transición a un futuro energético sostenible.
Ventajas de la electrólisis de agua alcalina:
La electrólisis de agua alcalina ofrece varias ventajas en comparación con otras tecnologías de electrólisis, como la membrana de intercambio de protones (PEM) o la celda de electrolizador de óxido sólido (SOEC), que incluyen:
- Rentabilidad: la electrólisis de agua alcalina utiliza catalizadores que son más baratos en comparación con los utilizados en la electrólisis de agua PEM y tienen una vida útil más larga. Esto hace que la electrólisis alcalina sea una opción más rentable para producir hidrógeno.
- Escalabilidad: la electrólisis de agua alcalina se puede ampliar fácilmente a capacidades de producción de rango de megavatios. Esto significa que la electrólisis del agua alcalina se puede utilizar para la producción de hidrógeno a gran escala, lo que ofrece flexibilidad para satisfacer el aumento de la demanda.
- Pureza de los gases: la electrólisis del agua alcalina produce gas hidrógeno de alta pureza, que es esencial para diversas aplicaciones, incluidas las pilas de combustible, debido a la separación efectiva de los gases de hidrógeno y oxígeno.
- Eficiencia energética: la electrólisis del agua alcalina tiene una eficiencia de conversión de energía comparable a la de otras tecnologías. Esto significa que una proporción sustancial de la entrada de energía eléctrica se convierte en producción de gas hidrógeno.
- Respeto al medio ambiente: la electrólisis del agua alcalina puede ser alimentada por fuentes de energía renovables como la eólica o la solar, lo que permite la producción de hidrógeno verde. Esto da como resultado un proceso limpio y respetuoso con el medio ambiente que tiene una contribución mínima a las emisiones de gases de efecto invernadero.
- Seguridad: la electrólisis de agua alcalina es una tecnología bien establecida con poca preocupación por el envenenamiento del catalizador o los problemas relacionados con el cruce de gases.
Es importante tener en cuenta que, si bien la electrólisis del agua alcalina ofrece varias ventajas, también existen otras tecnologías de electrólisis, como la PEM, que tienen sus propios beneficios y consideraciones específicas. La elección de la tecnología de electrólisis depende de factores como la pureza deseada del hidrógeno, el coste, la escalabilidad y la integración con fuentes de energía renovables.
Aplicaciones del hidrógeno producido por electrólisis de agua alcalina:
Materia:
El hidrógeno se utiliza ampliamente como materia prima en diversas industrias y sectores y sirve como componente clave en la producción de productos químicos, en refinerías, fabricación de acero y generación de energía. La producción de hidrógeno a través de la electrólisis del agua alcalina permite a estas industrias descarbonizarse.
Industria química: El hidrógeno es una materia prima crucial, que sirve como componente básico para la síntesis de una variedad de compuestos químicos y se utiliza en la producción de amoníaco, metanol, peróxido de hidrógeno y diversos compuestos orgánicos.
Refinerías: El hidrógeno se utiliza en las refinerías para el hidroprocesamiento, donde se combina con fracciones pesadas de petróleo para eliminar las impurezas y mejorar la calidad de los productos combustibles.
Producción de acero: El hidrógeno se emplea en la industria siderúrgica como materia prima para reducir el mineral de hierro a hierro metálico en un proceso llamado reducción directa. Esto reduce las emisiones de carbono asociadas a los procesos de producción tradicionales.
Generación de energía: El hidrógeno se puede utilizar como materia prima para la generación de energía mediante la utilización de tecnologías de pilas de combustible, que convierten el hidrógeno en electricidad, utilizable como fuente de energía limpia.
Movilidad:
El uso del hidrógeno en aplicaciones de movilidad facilita la transición hacia un transporte bajo en carbono y la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Ofrece la ventaja de proporcionar una fuente de energía limpia y sostenible para una amplia gama de vehículos y métodos de transporte, como autobuses, camiones, taxis, automóviles personales e incluso trenes y barcos. Los vehículos de pila de combustible de hidrógeno permiten una mayor autonomía y tiempos de repostaje más rápidos en comparación con los vehículos eléctricos de batería, lo que también reduce el peso.
Combustible:
Al convertir la electricidad renovable en hidrógeno a través de la electrólisis del agua alcalina, el hidrógeno como combustible puede almacenarse y transportarse a largas distancias, amortiguando y equilibrando la naturaleza intermitente de los suministros de electricidad renovable. Este combustible se puede utilizar para la generación de energía, la producción de vapor o incluso para reemplazar el gas natural en aplicaciones de calefacción doméstica.
Más información: Aplicaciones de INEOS para el hidrógeno
INEOS es el mayor operador europeo de electrólisis industrial, y también suministra nuestra propia tecnología de electrolizadores a otras empresas de todo el mundo. Tenemos la credibilidad, el historial de seguridad y la experiencia para entregar proyectos de electrólisis a gran escala.
La electrólisis del agua alcalina desempeña un papel importante en la descarbonización en curso de la industria y en una nueva era de transporte y gestión de la energía eficientes y limpios. En INEOS Electrochemical Solutions hemos desarrollado, y ahora estamos operando, nuestra propia tecnología de electrólisis de agua alcalina con recubrimientos de electrodos patentados y cadena de suministro para una producción rápida y una ampliación industrial.
Más información: Grupo INEOS Hydrogen y los proyectos en los que estamos trabajando