Electrolisis para obtener hidrogeno

Reacción de evolución del hidrógeno

Para producir hidrógeno, hay que separarlo de los demás elementos en las moléculas donde se produce. Hay muchas fuentes diferentes de hidrógeno y formas de producirlo para utilizarlo como combustible. Los dos métodos más comunes para producir hidrógeno son el reformado con vapor de agua y la electrólisis (división del agua con electricidad). Los investigadores están explorando otros métodos o vías de producción de hidrógeno.

En la actualidad, el reformado de vapor y metano representa casi todo el hidrógeno producido comercialmente en Estados Unidos. Los productores comerciales de hidrógeno y las refinerías de petróleo utilizan el reformado con vapor de metano para separar los átomos de hidrógeno de los átomos de carbono del metano (CH4). En el reformado con vapor de metano, el vapor a alta temperatura (de 1.300 °F a 1.800 °F) a una presión de 3 a 25 bares (1 bar = 14,5 libras por pulgada cuadrada) reacciona con el metano en presencia de un catalizador para producir hidrógeno, monóxido de carbono y una cantidad relativamente pequeña de dióxido de carbono (CO2).

El gas natural es la principal fuente de metano para la producción de hidrógeno en instalaciones industriales y refinerías de petróleo. El gas de vertedero/biogás, que puede denominarse biometano o gas natural renovable, es una fuente de hidrógeno para varias centrales eléctricas de pilas de combustible en Estados Unidos. Los biocombustibles y los combustibles derivados del petróleo también son fuentes potenciales de hidrógeno.

Electrolizador

Los tipos más comunes de electrolizadores utilizan membranas de electrolito polimérico, alcalinas o de óxido sólido como componentes principales. Estos tipos de electrolizadores varían en cuanto a su composición química y temperatura, lo que los hace aplicables en diferentes entornos.AplicacionesLa electricidad puede proceder de cualquier fuente, pero la opción más prometedora para eliminar las emisiones de carbono es el uso de energías renovables como la solar y la eólica. El uso de un electrolizador junto con la energía renovable crea hidrógeno renovable que se obtiene y se transforma de nuevo en agua a lo largo de su ciclo de vida, ofreciendo una verdadera fuente de combustible y energía con cero emisiones al usuario final.Los gobiernos, la industria y las organizaciones medioambientales están interesados en utilizar la electrólisis para almacenar el exceso de energía renovable resultante de la “curva del pato”. La curva del pato es un fenómeno que da lugar a un excedente de energía durante el día, cuando la generación de energía solar alcanza su punto máximo, pero la demanda está en su punto más bajo. Durante las horas de la tarde, cuando el sol se pone y la energía solar ya no está disponible, la demanda de energía alcanza su punto máximo. Al convertir el excedente de energía en hidrógeno (power-to-hydrogen), las compañías eléctricas pueden trasladar el uso de la energía renovable del día a la noche. Esto ayuda a resolver tanto el problema del exceso de generación de energía como el aumento de la demanda en los momentos en que las energías renovables son escasas.

Electrólisis Pem

La electrólisis ha ido ganando adeptos en los últimos tiempos como opción para la producción de hidrógeno libre de carbono, tanto a partir de fuentes nucleares como renovables. La electrólisis utiliza la electricidad para separar el agua en hidrógeno y oxígeno dentro de una unidad llamada electrolizador. En este artículo se describe el proceso de electrólisis, su funcionamiento y sus aplicaciones.

El proceso de electrólisis hace que las sustancias iónicas se descompongan en sustancias más simples. Este proceso se consigue haciendo pasar una corriente eléctrica a través de las sustancias iónicas. Además de extraer gases como el hidrógeno, también puede utilizarse para extraer y purificar metales.

La electrólisis se lleva a cabo de forma bastante sencilla, utilizando agua, un gran electrolizador y grandes suministros de electricidad. Si esta electricidad procede de fuentes renovables, como la energía eólica y la solar, las emisiones de carbono son mínimas.

El hidrógeno es el portador de energía más eficiente y puede obtenerse a partir de diversas fuentes de materias primas, como el agua. Tradicionalmente, la generación y el transporte de hidrógeno son muy laboriosos y costosos. Se utilizan grandes instalaciones para crear la condensación atmosférica y luego hay que transportarlo en tanques criogénicos altamente presurizados.

Eficiencia de la electrólisis del hidrógeno

Aunque abunda en la Tierra como elemento, el hidrógeno se encuentra casi siempre como parte de otro compuesto, como el agua (H2O) o el metano (CH4), y debe separarse en hidrógeno puro (H2) para su uso en vehículos eléctricos de pila de combustible. El combustible de hidrógeno se combina con el oxígeno del aire a través de una pila de combustible, creando electricidad y agua mediante un proceso electroquímico.

Los principales estados productores de hidrógeno son California, Luisiana y Texas. En la actualidad, casi todo el hidrógeno producido en Estados Unidos se utiliza para refinar petróleo, tratar metales, producir fertilizantes y procesar alimentos.

El principal reto de la producción de hidrógeno es reducir el coste de las tecnologías de producción para que el hidrógeno resultante sea competitivo con los combustibles convencionales para el transporte. Los proyectos de investigación y desarrollo del gobierno y la industria están reduciendo el coste y el impacto medioambiental de las tecnologías de producción de hidrógeno. Más información sobre la producción de hidrógeno en la Oficina de Tecnologías del Hidrógeno y las Pilas de Combustible.

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