¿Sus Electrolizadores de Hidrógeno Están Optimizados para Aumentar la Eficiencia de la Producción?
Optimizar la Producción de Electrolizadores de Hidrógeno con Sistemas de Fluidos de Alto Rendimiento
El hidrógeno sigue ganando adeptos como fuente de energía baja en carbono con gran potencial. He aquí una prueba: La Comisión Europea pretende producir 10 millones de toneladas e importar 10 millones de toneladas de hidrógeno renovable en la Unión Europea de aquí a 2030. Por otra parte, los analistas prevén que las ventas de electrolizadores de hidrógeno en China se duplicarán sobradamente en 2023, a medida que el país continúe desplegando proyectos de hidrógeno ecológico.
La generalización del hidrógeno como fuente de energía depende del aumento de la capacidad y la fiabilidad de la producción. Y para conseguirlo hay que empezar en el corazón de la instalación de producción de hidrógeno con electrolizadores óptimos. Los electrolizadores realizan la importante labor de convertir el agua y la electricidad en hidrógeno y oxígeno. Para realizar este trabajo de la forma más eficaz y eficiente, el electrolizador necesita un suministro fiable de agua y una salida eficaz de los gases de hidrógeno y oxígeno resultantes.
Esto significa que los sistemas de fluidos que desempeñan estas funciones son de vital importancia a la hora de diseñar nuevas instalaciones de producción de hidrógeno. Veamos más de cerca cómo sus sistemas de fluidos pueden influir decisivamente en la seguridad, productividad y rentabilidad de una planta de producción de hidrógeno.
Conozca sus Electrolizadores
En el ámbito de la producción de hidrógeno, existen dos tipos principales de diseños de electrolizadores:
Electrolizadores Alcalinos (AEL): La electrólisis alcalina es una tecnología madura que se utiliza desde hace más de 100 años. La electrólisis alcalina, que funciona a bajas temperaturas, utiliza una solución alcalina líquida de hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH) como electrolito para conducir la electricidad. Utilizando esta corriente eléctrica, divide el agua en hidrógeno y oxígeno. Es la forma más barata de producir hidrógeno, pero tiene unos costes de mantenimiento elevados.
Electrolizadores de Membrana de Intercambio de Protones (PEM): Los electrolizadores PEM utilizan un electrolito sólido en lugar de líquido para conducir la electricidad. Los electrolizadores PEM suelen ser más eficientes, requieren menos mantenimiento y ocupan menos espacio que sus homólogos AEL. Sin embargo, el funcionamiento de los electrolizadores PEM es más caro, ya que requieren metales preciosos como el platino.
Sea cual sea la tecnología utilizada en sus instalaciones, se necesitan sistemas de fluidos robustos para manipular y gestionar la entrada de agua y la salida del hidrógeno y el oxígeno gaseosos.
Profundizar en la Producción de Hidrógeno
Vea cómo Everfuel ha asumido el reto de “hacer realidad el hidrógeno” con sistemas de fluidos de alto rendimiento para una producción y almacenamiento de hidrógeno óptimos.
Reducción de Fugas Durante la Instalación Inicial
A medida que una nueva planta de producción de hidrógeno avanza hacia su puesta en marcha, todos los sistemas de fluidos críticos se someten a pruebas de aceptación en fábrica (FAT). Este proceso incluye la inspección y las pruebas de cualificación de equipos de sistemas (o componentes principales) realizadas y documentadas en las instalaciones de un proveedor. Para los sistemas de fluidos de hidrógeno, el proceso suele consistir en hacer pasar un fluido de prueba benigno (normalmente nitrógeno) a través del sistema a presiones cada vez más altas para determinar la ubicación y el volumen de cualquier fuga.
Incluso las fugas más pequeñas pueden provocar un uso ineficaz de los recursos a medida que el agua fluye hacia el electrolizador. Y como el oxígeno y el hidrógeno se procesan fuera, las fugas pueden provocar la pérdida de producto valioso y potencialmente crear un riesgo para la seguridad. Estos problemas también tardan en solucionarse. Minimizar las fugas desde el principio mediante un diseño adecuado puede ayudar a que la nueva instalación de producción de hidrógeno funcione correctamente.
Notas de Campo
Ana Domínguez, Supervisora de Servicios de Ingeniería, Swagelok Company
“Una de las causas más comunes de las fugas al arrancar el sistema es una instalación incorrecta. Así ocurre en las instalaciones de producción de hidrógeno y en casi todas las instalaciones en las que los sistemas de fluidos son partes críticas del funcionamiento. Si los productores de hidrógeno quieren minimizar costes durante la puesta en marcha, la formación en instalación puede influir mucho. Si los instaladores conocen bien la instalación y aplican las mejores prácticas, es más probable que eviten los errores que pueden provocar fugas.”
Si se detectan fugas durante la FAT…
Todo ello puede acarrear importantes costes imprevistos en tiempo y material antes incluso de que la planta esté en marcha. Para reducir las fugas y los costes asociados, puede ser beneficioso aprovechar la formación en instalación de sistemas de fluidos. Seguir las mejores prácticas establecidas durante la instalación puede ayudar a evitar problemas durante las pruebas de puesta en marcha y reparaciones caras de sistemas de fluidos críticos.
Mantener una Producción Limpia de Hidrógeno
Es fundamental que los gases de salida de los electrolizadores para la producción de hidrógeno alcancen una pureza del 99,9%. 
Es una cuestión difícil. Las altas temperaturas y los elevados niveles de humedad inherentes al proceso de electrólisis favorecen la aparición de corrosión en el acero inoxidable de menor calidad, lo que puede contaminar la producción de H2 en su recorrido desde el electrolizador hasta el tanque de almacenamiento. La corrosión también es un problema de seguridad, ya que el tubo o los racores muy corroídos tienen un mayor potencial de fallo.
Se pueden aplicar algunas estrategias para mantener la pureza. Para analizar y controlar regularmente los niveles de pureza de las salidas de hidrógeno deben utilizarse sistemas de toma de muestras de gas de alta calidad. Además, es importante seleccionar los materiales con seguridad. Los aceros inoxidables de alta calidad con concentraciones de cromo y níquel superiores a las exigidas por ASTM pueden resistir mejor la corrosión y la fragilización por hidrógeno.
Maximice su Productividad
Los sistemas de fluidos de entrada y salida de alta calidad instalados correctamente pueden ayudar a los electrolizadores a desarrollar todo su potencial, ayudándole a maximizar la productividad.
La estanqueidad no sólo le ayuda a evitar reparaciones caras durante las Pruebas de Aceptación en Fábrica, sino que también puede contribuir a prevenir problemas de mantenimiento imprevistos y las consiguientes paradas a largo plazo. Con entradas fiables y salidas limpias, puede mantener la eficiencia del proceso y reducir el coste total de propiedad a lo largo de la vida útil de la instalación de producción. Razón de más para optimizar los sistemas de fluidos de apoyo de los electrolizadores.
Es fundamental seleccionar componentes y ensamblajes de alta calidad diseñados específicamente para el hidrógeno al inicio de la producción, con el fin de que las instalaciones funcionen de forma más rápida, segura y productiva a largo plazo. Si necesita ayuda, contacte con un proveedor de componentes para sistemas de fluidos con experiencia en el diseño de sistemas de hidrógeno.
Notas de Campo
Knut Marker, Asesor Técnico de Ventas, Swagelok Noruega
“La producción de hidrógeno es una nueva frontera. No existe un modelo establecido para poner en marcha una nueva planta de forma fiable y rentable. Pero sí sabemos que la producción de hidrógeno depende de una transferencia de fluidos fiable, y que se trata de una disciplina con mejores prácticas probadas que podemos aplicar para ayudar a las plantas de hidrógeno a minimizar las fugas, los problemas de seguridad y los problemas de mantenimiento.”
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