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Nueva esperanza para la electrólisis del agua: ¿Cómo puede la tecnología de electrólisis AEM cambiar nuestro futuro energético?
A medida que la demanda mundial de energía renovable continúa aumentando, la tecnología tradicional de electrólisis del agua enfrenta dificultades en términos de rendimiento y costos. Sin embargo, la reciente aparición de la tecnología de electrólisis de membranas de intercambio aniónico (AEM) parece brindarnos una nueva esperanza. Esta tecnología no solo divide eficazmente el agua para producir hidrógeno, sino que también reduce los costos y la dependencia de catalizadores de metales preciosos raros, lo que demuestra su enorme potencial en la futura transición energética.
La tecnología de electrólisis AEM proporciona una plataforma que combina las ventajas de la electrólisis de agua alcalina tradicional y la electrólisis de membrana de intercambio de protones.
Ventajas y desafíos
Ventajas
La principal ventaja de la electrólisis AEM es que puede utilizar catalizadores de metales de transición de bajo costo en lugar de costosos catalizadores de metales nobles como el platino y el bismuto. Esto significa que podemos reducir los costos generales de producción sin comprometer el rendimiento.
En comparación con la electrólisis PEM tradicional, los sistemas que utilizan electrólisis AEM tienen mejoras significativas en el impacto ambiental, el costo y otros aspectos.
La investigación actual muestra que la tasa de cruce de hidrógeno del electrolizador AEM se puede mantener por debajo del 0,4% y su eficiencia es mejor que otras tecnologías. El electrolizador AEM puede funcionar en agua pura o soluciones ligeramente alcalinas, lo que no solo reduce el riesgo de fuga de líquido, sino que también mejora la conductividad de la membrana y mejora la utilización del catalizador.
Desafío
Aunque la tecnología de electrólisis AEM presenta varias ventajas, todavía enfrenta algunos desafíos, especialmente la durabilidad de la membrana. Las investigaciones actuales muestran que, aunque la vida útil de los electrolizadores AEM ha alcanzado varios miles de horas, sigue siendo mucho menor que la vida útil de los electrolizadores PEM. Por lo tanto, cómo mejorar la durabilidad y la conductividad iónica de AEM se ha convertido en el foco de futuras investigaciones.
A corto plazo, la baja durabilidad sigue siendo un obstáculo importante que hay que superar en la comercialización de AEM.
Principios científicos
En el proceso de reacción de electrólisis AEM, la reacción de evolución de oxígeno (OER) y la reacción de evolución de hidrógeno (HER) son reacciones químicas clave. Los REA requieren cuatro electrones para producir una molécula de oxígeno y en el proceso se consumen múltiples aniones OH-. Esto aumenta la barrera energética para la reacción, lo que afecta el rendimiento general. Por el contrario, la cinética de las reacciones de evolución de hidrógeno en ambientes alcalinos es relativamente lenta y requiere energía adicional para descomponer los intermediarios que liberan hidrógeno.
Conjunto de electrodo de membrana
La estructura del conjunto de electrodos de membrana (MEA) es la clave del sistema de electrólisis AEM. Compuesta por capas de catalizador de ánodo y cátodo y una capa de membrana intermedia, la preparación de la capa de catalizador generalmente implica mezclar polvo de catalizador y polímeros iónicos para crear una película delgada que se puede aplicar a una membrana o sustrato. El uso del sustrato adecuado garantiza la conductividad y la estabilidad, lo cual es fundamental para mejorar el rendimiento general.
Perspectivas futuras
La aparición de la tecnología de electrólisis AEM puede cambiar la forma en que pensamos sobre la energía del hidrógeno, haciéndola competitiva en el mercado debido a su potencial rentabilidad y respeto al medio ambiente. A medida que la tecnología continúa avanzando, esperamos nuevas mejoras en la durabilidad y potencia de los electrolizadores AEM.
En la futura transformación energética, surgirán tecnologías de electrólisis más innovadoras, y la tecnología AEM es una de las nuevas fuerzas brillantes.
¿Puede la tecnología de electrólisis AEM convertirse en la clave para promover la economía del hidrógeno?
