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Introducción
En términos generales, la electrólisis es el proceso por el cual, mediante la aplicación de una corriente eléctrica, se divide un compuesto en sus elementos fundamentales; un ejemplo de ello, podría ser la electrólisis del agua, en la que lo que se separa es agua, en oxígeno e hidrógeno.
La electrólisis no es un descubrimiento nuevo, sino que data del Siglo XIX. Aunque no fue el primer investigador que trabajó en ella, se considera muchas veces que Faraday fue su padre, al establecer, en 1834, las leyes fundamentales de la electrólisis.
Un electrolizador es el sistema en el cual se lleva a cabo el proceso de la electrólisis. Está compuesto por una serie de elementos, pero, sin duda, los más destacados son los electrodos (el ánodo y el cátodo), en los que se aplica la corriente eléctrica, sumergidos ambos en un electrolito (por el que viajan los iones separados de electrodo a electrodo).
En los últimos meses, el interés por la electrólisis del agua ha crecido de un modo inusitado, al verse este proceso, combinado con una energía eléctrica de origen renovable, como el más idóneo para la producción de hidrógeno renovable (o “verde”), de modo que pueda ser usado como combustible alternativo y como medio de regulación de la red eléctrica.
Tecnologías de la electrólisis
La naturaleza y composición de los electrodos y del electrolito puede variar, dando lugar a diferentes tecnologías de electrólisis. De hecho, esto da lugar a una clasificación de las tecnologías de la electrólisis, del modo que sigue:
― En la electrólisis alcalina, el electrolito es una solución líquida alcalina de hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH). Para los electrodos, típicamente, se emplea níquel o aleaciones basadas en este metal. Se trata, actualmente, de la más barata y establecida de las tecnologías de electrólisis, por tratarse de la más antigua consolidada industrialmente.
― En la electrólisis polimérica o PEM (de las siglas en inglés de Polymer Electrolyte Membrane), el electrolito es un polímero sólido. Conocida desde la década de los 60 del Siglo XX (más moderna que la alcalina), presenta algunas ventajas sobre ésta, como su mayor compacidad o su mejor reacción ante cargas variables. Se trata de la tecnología que más interés despierta en la actualidad, por su gran capacidad de conexión a renovables.
― La electrólisis AEM (de las siglas en inglés de Anion Exchange Membrane), persigue conseguir lo mejor de los mundos PEM y Alcalina. Mediante una membrana de intercambio aniónico, persigue reducir la presencia del medio acuoso alcalino (como se ha visto, frecuentemente hidróxido de potasio (KOH)) y evitar a la vez el uso de los catalizadores de metales preciosos de la PEM, causantes de su precio. En estos momentos, ésta es una tecnología aún en desarrollo industrial, que no llega, por lo tanto, a la madurez tecnológica de las dos anteriores.
― En el caso de la electrólisis de óxido sólido (SOEC, de las siglas en inglés Solid Oxide Electrolysis Cells) el electrolito es de cerámica o de un óxido sólido (de Zirconio, Ytrio, etc). Estos electrolizadores pueden operar a altas temperaturas (típicamente, entre 700 y 1000 oC), lo que hace que puedan emplear catalizadores de metales no preciosos; todo ello hace que sean la gran apuesta futura de la electrólisis: eficiente y barata. Sin embargo, no han llegado aún al estado comercial de la alcalina o de la PEM. Anecdóticamente, se analiza el uso de electrolizadores SOEC para la colonización de Marte, al ser capaces de llevar a cabo la electrólisis del CO2 de su atmósfera y producir oxígeno.
Conclusiones y futuro
Como puede apreciarse, se trata de cuatro tecnologías diferentes y, en estos momentos, con objetivos y campos de aplicación distintos. Sin embargo, las cuatro tienen una cosa en común: se esperan, de aquí a 2030, grandes avances, tanto en el ámbito de la mejora tecnológica como en el de la reducción de costes, a la vez que se recorre el camino de la curva de la experiencia y se ven, cada vez, más proyectos de electrólisis y de mayor tamaño, para la producción del llamado “hidrógeno verde”.
