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Internacional | El futuro de la electr髄isis del agua

Avanza la b鷖queda de innovaciones en la obtenci髇 del hidr骻eno verde

Se espera que el hidrógeno verde y los combustibles sostenibles relacionados impulsen el mercado de electrólisis del agua para que crezca a una CAGR del 35,4 % para 2031, según BIS Research.  El hidrógeno verde puede generar electricidad con una alta eficiencia de hasta el 60%.

21.11.2023 19:41 |  BIS Research | 

En agosto de 2023, los investigadores de POSTECH mejoraron los catalizadores de electrólisis de agua para el hidrógeno verde, mezclando iridio, rutenio y osmio, mejorando el rendimiento pero destacando los desafíos para mantener la estabilidad. La creciente demanda de desarrollar recursos sostenibles y eficientes ha impulsado diversas innovaciones. 

El hidrógeno verde y el metanol verde son combustibles alternativos populares que tienen una alta eficiencia. El hidrógeno verde puede generar electricidad con una alta eficiencia de hasta el 60%. Esto significa que por cada 100 kilovatios-hora de hidrógeno utilizados, se pueden producir hasta 60 kilovatios-hora de electricidad.

La electrólisis del agua es un método sostenible para producir hidrógeno verde. Consiste en utilizar electricidad para dividir las moléculas de agua (H2O) en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). Este proceso se lleva a cabo en un electrolizador, que utiliza electrodos y un electrolito para facilitar la reacción electroquímica. La electrólisis del agua ha demostrado ser una de las tecnologías más viables para procesar combustibles sostenibles alternativos.

¿Por qué es importante la electrólisis del agua?
La electrólisis del agua es una tecnología fundamental para producir combustible de hidrógeno sostenible, que ofrece muchas ventajas vitales que se alinean con el cambio global hacia un futuro energético más limpio.
A diferencia de los métodos tradicionales de producción de hidrógeno que se basan en combustibles fósiles, la electrólisis del agua produce hidrógeno sin emitir gases de efecto invernadero. El hidrógeno así producido se denomina hidrógeno verde. Esto reduce las emisiones de gases de efecto invernadero en un 50-70% en comparación con los métodos convencionales de producción de hidrógeno.
La electrólisis del agua puede integrarse perfectamente con fuentes de energía renovable como la solar y la eólica, aprovechando eficazmente su naturaleza intermitente. El exceso de energía generada durante el pico de producción se puede utilizar para producir hidrógeno para su uso posterior, con una eficiencia estimada de hasta el 70%.
Los avances tecnológicos en el diseño de electrolizadores están mejorando la eficiencia y reduciendo los costos. Por ejemplo, los electrolizadores alcalinos presentan una eficiencia de hasta el 70%, mientras que los electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM) pueden alcanzar una eficiencia de hasta el 80%. Al mismo tiempo, se prevé que el coste de los electrolizadores disminuya en un 50% para 2030.

Productos clave y productos relacionados con la electrólisis del agua
La electrólisis del agua es una tecnología crucial para producir combustible de hidrógeno, un portador de energía versátil para diversas aplicaciones. La electrólisis del agua ha sido fundamental en la fabricación de hidrógeno, que puede utilizarse como combustible o para fabricar fertilizantes y otros productos químicos.

Hidrógeno verde:
El hidrógeno verde se produce mediante la electrólisis del agua. El hidrógeno verde cuenta con una densidad energética superior a la de los combustibles convencionales y presenta fugas mínimas en comparación con las baterías, lo que lo convierte en un medio robusto de almacenamiento de energía. La demanda de hidrógeno verde por parte del sector de la refinación de petróleo se está disparando debido a su papel fundamental en los procesos de refinación y a su importante influencia en la industria del petróleo y el gas. Es un combustible limpio y sostenible que se utiliza en diversas aplicaciones, como la generación de energía, el transporte de vehículos de pila de combustible (FCV) impulsados por hidrógeno y procesos industriales como la producción de amoníaco y la fabricación de acero.
El hidrógeno verde también se puede producir utilizando craqueadores de amoníaco. Es un método bien establecido y rentable. Mientras que el craqueo de amoníaco es escalable, la electrólisis del agua es un método libre de carbono con una mayor pureza de rendimiento.
Metanol:
El metanol verde es un combustible líquido producido a partir de hidrógeno y dióxido de carbono. Es un combustible versátil utilizado en el transporte, la generación de energía y los procesos industriales.
Amoníaco:
El amoníaco verde es un combustible a base de nitrógeno que se puede producir a partir de hidrógeno y nitrógeno. Es un combustible limpio y eficiente para el transporte, la generación de energía y la agricultura.

Además de estos combustibles específicos, la electrólisis del agua también se utiliza para producir otros combustibles a base de hidrógeno, como el metano y el ácido fórmico. Estos combustibles se pueden utilizar en diversas aplicaciones, incluidas las pilas de combustible, el transporte y los procesos industriales.

El futuro de la electrólisis del agua
El futuro de la electrólisis del agua está directamente relacionado con la demanda de hidrógeno verde. El impulso de la electrólisis del agua como método preferido para producir hidrógeno está impulsado por varios factores clave: la creciente aplicación del hidrógeno en la refinación de petróleo, el aumento de la necesidad de fertilizantes ecológicos, la intensificación de los esfuerzos gubernamentales para establecer una infraestructura baja en carbono y la reducción de los costos asociados con las tecnologías de energía renovable y electrólisis del agua. Según BIS Research, se proyecta que el mercado de electrólisis del agua alcance los $ 7.17 mil millones para 2031 desde $ 0.35 mil millones en 2021, creciendo a una CAGR del 35.4% durante el período de pronóstico 2022-2031.

Además, las políticas gubernamentales y los avisos de agencias independientes están exigiendo pasos hacia la neutralidad de carbono. Muchas economías desarrolladas creen que es necesario producir hidrógeno verde con un tiempo de producción más corto para alcanzar las cero emisiones de carbono en 2050. Muchas naciones, incluidas Australia, China, Alemania, la UE, Japón, India y Corea del Sur, están interesadas en el hidrógeno verde.

Por ello, anuncian iniciativas de hidrógeno verde, varias de las cuales contienen objetivos de producción de hidrógeno verde. La Agencia Internacional de Energías Renovables afirma que para 2050, el hidrógeno podría representar hasta el 12% del consumo mundial de energía debido a la urgencia de abordar el cambio climático y el objetivo de la nación de una economía de cero emisiones netas.

A medida que el costo de la energía renovable continúa disminuyendo y aumenta la demanda de combustibles sostenibles, se puede esperar que la adopción de la electrólisis del agua sea más generalizada en los próximos años.