Page 10 - Anales312018

2
corriente (en torno a 1-2 A/cm ), mayor pureza del hidrógeno producido y mayor
eficiencia energética. Estas ventajas vienen derivadas del uso de una membrana
que actúa tanto de electrolito como de separador del ánodo y del cátodo, frente a
la utilización de un electrolito líquido y un diafragma poroso. Sin embargo, los
sistemas de electrolisis PEM presentan varios inconvenientes como son, la
necesidad del uso de catalizadores basados en metales nobles y sus óxidos (Pt, Ir,
Ru, IrO2 y RuO2) tanto para la reacción catódica como la anódica, debido al
ambiente altamente ácido de las celdas lo cual incrementa el coste de los
electrodos; y que la membrana usada, basada en Nafion, es muy cara y tiene
limitaciones que impiden optimizar su funcionamiento. Esto hace que el coste
capital de un electrolizador PEM sea bastante más alto que los electrolizadores

alcalinos, lo que impide una comercialización plena, siendo a día de hoy la
tecnología de electrolisis alcalina la que mayor potencial presenta para la
producción de hidrógeno a gran escala, debido a su madurez, su disponibilidad y
sus bajos costes específicos (4), (7-9).

Aunque, como se ha comentado, los sistemas de electrolisis alcalinos son una
tecnología bien conocida en el sector industrial y ha sido utilizada durante
décadas en grandes instalaciones de fertilizantes o en industrias petroquímicas
para la producción de hidrógeno, la utilización de dicha tecnología en aplicaciones
renovables requiere un desarrollo tecnológico que permita que los
electrolizadores, normalmente diseñados para trabajar en regímenes de potencia
continuos, puedan operar de forma eficiente, económica y segura en entornos de
potencia variable, propios de fuentes de energía renovables, complementando a

grandes parques eólicos o plantas de generación fotovoltaica. Actualmente, los
sistemas comerciales ofrecen 10.000 horas de operación, con ratios de
degradación típicos de 1-3 uV/h (7), lo que satisface los requerimientos
industriales bastante bien (10 años de funcionamiento). Sin embargo, estos
sistemas se ven altamente influenciados por el trabajo con cargas variables, que
junto con apagados y encendidos frecuentes, reducen la durabilidad de los
mismos, disminuyendo la calidad del gas obtenido y alcanzando menores
eficiencias. Es necesario, desarrollar sistemas con una operación más flexible
frente a cargas variables, que puedan operar con una dinámica muy rápida, lo que
se traduce en rápidos apagados y cortos tiempos de arranque, cubriendo todo el

rango de funcionamiento de 0-100%.

Son muchos los proyectos demostrativos de electrolizadores alcalinos
desarrollados hasta la fecha y que revelan la necesidad de mejorar la eficiencia, la
durabilidad y la fiabilidad de los electrolizadores para poder trabajar con energías
renovables (10). En base a esto, en los últimos años, ha habido un gran esfuerzo en

modelar, caracterizar y analizar el funcionamiento de los electrolizadores

Modelado de sistemas de electrolisis alcalina para la producción de hidrógeno… |23