El proceso de electrólisis de agua desacoplada de bromuro/bromato. Crédito: Nature revisa la tecnología limpia (2025). Doi: 10.1038/s44359-025-00061-1
Un reciente revisar En la naturaleza revisa la tecnología limpia presenta, por primera vez, una vía para ampliar las tecnologías de electrólisis de agua desacoplada (DWE) para producir hidrógeno verde a escala industrial.
El hidrógeno, una materia prima química clave, generalmente se produce a partir de combustibles fósiles, generando altas emisiones de co₂. La electrólisis de agua alimentada por energía renovable emite oxígeno en lugar de Co₂ y ofrece una alternativa limpia. La producción de hidrógeno verde a escala industrial es uno de los santos gros de la transición energética, ya que desbloquearía el potencial de reemplazar la dependencia del mundo de los combustibles fósiles.
La electrólisis convencional utiliza dos electrodos separados por una membrana para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Este enfoque es costoso, sufre una fuga interna de hidrógeno y es incompatible con la energía solar y eólica intermitente.
DWE supera estos problemas separando la producción de hidrógeno y oxígeno en el tiempo o el espacio, eliminando la necesidad de membranas. Más bien, utiliza materiales redox que pueden absorber y liberar iones de los cuales se producen oxígeno o hidrógeno.
El artículo revisa diferentes métodos de DWE y, por primera vez, presenta vías de escala factibles. Los autores incluyen expertos líderes de todo el mundo: el profesor Avner Rothschild de la Facultad de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Technion, Prof. Mark D. Symes, de la Universidad de Glasgow, el Prof. Jens Oluf Jensen de la Universidad Técnica de Dinamarca, el Dr. Tom Smolinka del Fraunhofer Institute para Solar Energy Systems ISE, Rotem Araad y Gilad de la Compañía de la Compañía de la Compañía, la Compañía H2Pro, la Compañía H2Pro, la Compañía H2Proct Techoral H2Prot H2Prot H2Prot H2Prot H2Prot H2Prot H2Prot H2Prot H2Prot H2Prot H2Prot H2Prot H2Prot H2PROCT POSTOMPRO H2 El Dr. Guilin Ruan, y la estudiante doctoral de la Universidad de Glasgow, Fiona Todman.
El profesor Mark Symes y sus colaboradores en la Universidad de Glasgow fueron pioneros en la realización original de la electrólisis desacoplada en 2013, utilizando mediadores redox en fase de solución. Ha continuado su trabajo en electrólisis desacoplada utilizando una variedad de sistemas basados en líquidos y está tratando activamente de comercializar esta tecnología a través de los sistemas de hidrógeno Clyde de la compañía.
En 2015, el profesor Avner Rothschild fue pionero en una nueva tecnología junto con los colegas de Technion, el profesor Gideon Grader, el Dr. Hen Dotan y el Dr. Avigail Landman, utilizando electrodos redox a base de níquel. Su avance llevó a la fundación de H2Pro en 2019.
El profesor Jens Oluf Jensen y el Dr. Tom Smolinka son expertos mundialmente de renombre mundial en tecnologías de electrolizos de última generación. Su trabajo en Membranas de Intercambio de Proton (PEM), las membranas de intercambio de aniones (AEM), los materiales de electrodos y su aplicación en las pilas de células para la gran capacidad PEM y los electrolizeros AEM proporcionaron una información valiosa sobre los desafíos de la escala y el funcionamiento de los electrolizadores comerciales, y una base de sonido para la comparación de la desacoplada y los conceptos de electrolizadores sin membrana sin membrana. Rotem Arad y Gilad Yogev proporcionan información sobre la transformación de estos conceptos en tecnologías para la producción de hidrógeno verde a escala.
Esta revisión es la primera en detallar estrategias de escala factibles para DWE. Mientras que los experimentos DWE a escala de laboratorio producen menos de un gramo de hidrógeno por día, los sistemas industriales deben generar aproximadamente una tonelada diariamente, un millón de veces más.
De hecho, satisfacer la demanda actual de hidrógeno requeriría alrededor de un millón de electrolizadores a gran escala. Los electrolizadores industriales convencionales, por otro lado, requieren un suministro de cuadrícula estable y solo pueden usarse en un grado limitado con fluctuaciones de potencia altamente dinámicas como las causadas por la energía solar y eólica.
La ventaja única de DWE se encuentra en su capacidad de almacenamiento de energía a través de materiales redox, que funciona como un electrolizado con una batería incorporada. Esto le permite amortiguar las fluctuaciones de energía de fuentes renovables, lo que lo hace altamente compatible con los sistemas solares y eólicos, ofreciendo así una vía crítica a la producción de hidrógeno renovable verde de bajo costo.
El impacto potencial de ampliar la producción de hidrógeno verde es enorme. El mercado de hidrógeno actualmente vale aproximadamente $ 250 mil millones anuales. Una vez que esté disponible a escala industrial, se espera que el mercado de hidrógeno verde alcance los $ 550 mil millones en diez años.
“Se espera que el hidrógeno verde represente el 10% del mercado energético futuro. Una vez que sea posible producir hidrógeno verde a gran escala y venderlo a precios razonables, el hidrógeno reemplazará una gran parte de la energía utilizada en la industria, el transporte pesado y otros sectores”, predijo el profesor Rothschild.
“Los electrolizadores tradicionales deberían evolucionar para adaptarse a este mercado y, como lo señaló Darwin, no es la especie más fuerte que sobrevive a través de la evolución, sino la que es más capaz de adaptarse y ajustarse al entorno cambiante en el que se encuentra a sí mismo. Creo que DWE lo sería”.
“La electrólisis desacoplada tiene solo unos 12 años. Las tecnologías más convencionales, como las células de membrana alcalina y de intercambio de protones, han tenido décadas (si no siglos) para el desarrollo. Esto da cierto contexto a la tasa de escala de algunos de los nuevos sistemas desacoplados que comienzan a emerger”, elaboró los symes profesor.
“En la trayectoria actual, espero que la próxima década vea que los sistemas de electrólisis desacoplados se convierten en competidores serios para electrolizadores más convencionales, especialmente para la conversión de energía renovable en hidrógeno verde”.
Las nuevas ideas presentadas en el artículo de revisión son convincentes y arrojan luz sobre las perspectivas a largo plazo de ampliar las tecnologías de DWE en beneficio de toda la humanidad.
Más información: Guilin Ruan et al, Tecnologías y perspectivas de electrólisis de agua desacoplada y sin membranas, la naturaleza revisa la tecnología limpia (2025). Dos: 10.1038/S44359-025-00061-1
Proporcionado por Technion – Instituto de Tecnología de Israel
Cita: el método de electrólisis desacoplado allana la forma para la producción de hidrógeno verde a escala industrial (2025, 7 de julio) Recuperado el 7 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-decoupled-ectrólisis-method paves-industrial.html
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