Tecnologías de la electrólisis y el reto del hidrógeno para 2030

La electrólisis es un método de producción de hidrógeno que consiste en descomponer la molécula de agua en sus elementos fundamentales -oxígeno e hidrógeno- a través de la aplicación de corriente eléctrica. Existen varias tecnologías diferentes para llevar a cabo este proceso; entre ellas, caben destacar: electrólisis alcalina (AEL), electrólisis polimérica (PEM), electrólisis de membrana de intercambio aniónico (AEM) y electrólisis de óxido sólido (SOEC).

• • • La electrólisis alcalina es la más antigua de todas ellas y se estima que en el año 1900 había ya unos 400 electrolizadores alcalinos operativos en todo el mundo. La tecnología empleada se basa en el uso de una solución electrolítica alcalina líquida que, normalmente, es una disolución de sosa en agua. Esta particularidad hace que los electrolizadores que se requieren sean voluminosos. Por otra parte, la principal ventaja es que puede utilizar catalizadores de metales no preciosos, lo que reduce costes.

• • • La electrólisis polimérica (PEM) surge en la década de los 60 y utiliza una membrana polimérica como electrolito. El electrolizador es rápido y compacto, lo que le permite trabajar bien integrado con fuentes de energía renovable. Sin embargo, la acidez de su membrana requiere el uso de catalizadores con metales preciosos.

• • • La electrólisis de membrana de intercambio aniónico (AEM) se sitúa a caballo entre las dos anteriores. Nace a principios del siglo XXI y, aunque aún no ha tenido la misma industrialización que las dos anteriores, su gran potencial le ha permitido un rápido avance en los últimos años. Esta tecnología se basa en el uso de una membrana alcalina sólida como electrolito, y se presenta como una opción rápida y compacta —ventajas propias de la electrólisis PEM— que, además, permite reducir costes utilizando catalizadores de metales no preciosos.

• • • La electrólisis de óxido sólido (SOEC) fue descubierta en la primera mitad del siglo XX. Se basa en el empleo de una placa de cerámica como electrolito —usualmente circonio dopado con itrio, combinación denominada YSZ—, por lo que puede operar a altas temperaturas.

      El uso de vapor de agua a alta temperatura en lugar de agua líquida reduce la cantidad de energía eléctrica necesaria para descomponer la molécula de agua. Esto permite ahorrar en torno a un 25% del consumo eléctrico que requerirían las otras tres tecnologías.

      Los puntos negativos de esta tecnología son que cuenta con una menor industrialización que la electrólisis alcalina y la PEM, que requiere un mayor coste de inversión y que ofrece una menor duración, debido a las altas temperaturas a las que opera.

      Sin embargo, tanto empresas como centros de investigación trabajan para que esta tecnología esté disponible en el mercado en el menor tiempo posible. Podemos estar seguros de que jugará un importante papel allí donde haya disponibilidad de energía térmica.

Las cuatro tecnologías descritas aparecen en las diferentes agendas estratégicas y de desarrollo, y se espera que estén todas maduras y disponibles en 2030.

Sabemos que la selección de una u otra vendrá determinada por las características de su aplicación final, pero tenemos claro que será necesario emplear todas las tecnologías disponibles y contar con el esfuerzo de los fabricantes de electrolizadores para hacer frente a la gran demanda de plantas de hidrógeno renovable que se espera en Europa y Estados Unidos tras los últimos cambios legislativos. Unas modificaciones legislativas que llegan para acelerar la transición hacia una economía y un sistema energético basados en el hidrógeno.