La electrólisis de alta presión ( HPE ) es la electrólisis del agua mediante la descomposición del agua (H 2 O) en oxígeno (O 2 ) y gas hidrógeno (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 (PEM) estándar es la salida de hidrógeno comprimido alrededor de 12-20 megapascales (120-200 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 promedio de energía para la compresión de presión diferencial interna es de alrededor del 3%. [4]
Como la potencia de compresión necesaria para el agua es menor que la del gas hidrógeno, el agua se bombea hasta una 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 permite la capacidad de ayudar con el equilibrio de la red y el almacenamiento de energía .
La electrólisis de ultraalta presión es una electrólisis de alta presión que opera a 340–690 bares (5000–10 000 psi). [8] A presiones ultraaltas, la solubilidad en agua y la permeación cruzada a través de la membrana de H2 y O2 afectan la pureza del hidrógeno ; se utilizan PEM modificados para reducir la permeación cruzada en combinación con recombinadores catalíticos de H2 / O2 para mantener los niveles de H2 en O2 y los niveles de O2 en H2 en valores compatibles con los requisitos de seguridad del hidrógeno . [9] [10]
El Departamento de Energía de los EE. UU. cree que la electrólisis de alta presión, apoyada por la investigación y el desarrollo en curso, contribuirá a la habilitación y aceptación de tecnologías donde el hidrógeno sea el portador de energía entre los recursos de energía renovable y los consumidores de energía limpia. [11]
El Departamento de Energía está investigando la electrólisis de alta presión para producir hidrógeno a partir del agua de manera eficiente. El objetivo total para 2005 es de 4,75 dólares por GGE de H2 con una eficiencia del 64%. [10] El objetivo total para el Departamento de Energía en 2010 es de 2,85 dólares por GGE de H2 con una eficiencia del 75%. [11] En 2005, el Departamento de Energía proporcionó un total de 1.563.882 dólares en fondos para investigación. [10]
Mitsubishi está desarrollando esta tecnología con su proyecto de generador de energía de hidrógeno a 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 coste y el volumen de materiales caros 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. [16]
Honda instaló su Estación de Hidrógeno Inteligente (SHS) en Los Ángeles para su uso en automóviles con pilas de combustible. [17]