La electrólisis de alta presión ( HPE ) es la electrólisis del agua por descomposición del agua (H 2 O) en oxígeno (O 2 ) e hidrógeno gaseoso (H 2 ) debido al paso de una corriente eléctrica a través del agua. [1] La diferencia con un electrolizador de membrana de intercambio de protones estándar es la producción de hidrógeno comprimido de alrededor de 12 a 20 megapascales (120 a 200 bar) [2] a 70 °C. [3] Al presurizar el hidrógeno en el electrolizador, se elimina la necesidad de un compresor de hidrógeno externo; el consumo de energía promedio para la compresión de presión diferencial interna es de alrededor del 3%. [4]
Como la potencia de compresión requerida para el agua es menor que la del gas hidrógeno, el agua se bombea a alta presión; [5] en el otro enfoque se utiliza presión diferencial . [6] También es importante que las pilas de electrolizadores puedan aceptar una entrada eléctrica fluctuante, como la que se encuentra con la energía renovable . [7] Esto luego permite la capacidad de ayudar con el equilibrio de la red y el almacenamiento de energía .
La electrólisis de presión ultraalta es una electrólisis de alta presión que funciona a entre 340 y 690 bares (entre 5000 y 10 000 psi). [8] A presiones ultraaltas, la solubilidad en agua y la permeación cruzada a través de la membrana de H 2 y O 2 están afectando la pureza del hidrógeno ; se utilizan PEM modificados para reducir la permeación cruzada en combinación con recombinadores catalíticos de H 2 /O 2 para mantener Niveles de H 2 en O 2 y niveles de O 2 en H 2 en valores compatibles con los requisitos de seguridad del hidrógeno . [9] [10]
El DOE de EE. UU. cree que la electrólisis de alta presión, respaldada por la investigación y el desarrollo en curso, contribuirá a la habilitación y aceptación de tecnologías en las que el hidrógeno sea el portador de energía entre los recursos de energía renovables y los consumidores de energía limpia. [11]
El DOE está investigando la electrólisis a alta presión para la producción eficiente de hidrógeno a partir del agua. El objetivo total para 2005 es de 4,75 dólares por gge de H 2 con una eficiencia del 64%. [10] El objetivo total del DOE en 2010 es de 2,85 dólares por gge de H 2 con una eficiencia del 75%. [11] En 2005, el DOE proporcionó un total de 1.563.882 dólares en financiación para la investigación. [10]
Mitsubishi está desarrollando esta tecnología con su proyecto Generador de energía de hidrógeno de alta presión (HHEG). [12]
El Forschungszentrum Jülich, en Jülich, Alemania, está investigando actualmente la reducción de costes de los componentes utilizados en la electrólisis PEM de alta presión en el proyecto EKOLYSER [13] . El objetivo principal de esta investigación es mejorar el rendimiento y la pureza del gas, reducir el costo y el volumen de materiales costosos y alcanzar los objetivos de energía alternativa establecidos por el gobierno alemán para 2050 en el Concepto Energético publicado en 2010. [14 ] [15]
ThalesNano Energy lanzó un generador de hidrógeno de alta presión (100 bar) a escala de laboratorio como reemplazo de los cilindros de hidrógeno en los laboratorios de química. [dieciséis]
Honda instaló su Estación de Hidrógeno Inteligente (SHS) en Los Ángeles para su uso en automóviles de pila de combustible. [17]