El CEO de Hysata, Paul Barrett, con el CTO de la empresa, Gerry SwiegersHysata Un kilogramo de hidrógeno contiene 39,4 kWh de energía, per...
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| El CEO de Hysata, Paul Barrett, con el CTO de la empresa, Gerry SwiegersHysata |
Un kilogramo de hidrógeno contiene 39,4 kWh de energía, pero normalmente cuesta alrededor de 52,5 kWh de energía para crear a través de electrolizadores comerciales actuales.
La empresa australiana Hysata dice que su nueva celda de electrolizador alimentado por capilaridad reduce drásticamente el costo de la energía a 41,5 kWh, batiendo récords de eficiencia y, al mismo tiempo, es más económica de instalar y operar. La compañía promete hidrógeno verde a alrededor de US$1,50 por kilogramo dentro de unos pocos años. La investigación se publica en la revista de acceso abierto Nature Communications .
La eficiencia es uno de los grandes inconvenientes que presenta el hidrógeno a medida que avanzamos hacia un futuro de energía limpia. Puede almacenar mucha más energía por peso o volumen que las baterías y admite recargas rápidas, lo que lo hace útil en aplicaciones donde las baterías simplemente no tienen la densidad de energía para competir.
Pero donde las baterías son una forma altamente eficiente de almacenar y liberar energía, el hidrógeno parece desperdiciar energía en cada paso: electrólisis, almacenamiento y transporte, conversión de nuevo en electricidad a través de una celda de combustible... incluso se escapa lentamente de un tanque metálico.
Si la nueva tecnología de electrolizadores de Hysata hace lo que dice en la etiqueta, la eficiencia de la etapa de electrólisis dará un gran salto adelante, haciendo un uso mucho mejor de la preciosa energía limpia. Y al generar más hidrógeno a partir de un suministro de energía determinado, al tiempo que reduce los gastos para los operadores, este equipo podría reducir el precio del H2 verde, tal vez hasta un punto en el que se vuelva competitivo con el hidrógeno sucio o incluso con los combustibles fósiles.
¿Entonces, cómo funciona? Según Hysata, todo se trata de burbujas. Las burbujas en el fluido electrolítico no son conductoras y pueden adherirse a los electrodos y enmascararlos del contacto con los fluidos que necesitan tocar para hacer su trabajo. Esto es claramente un problema, ya que los electrolizadores convierten el agua en gases H2 y O2 .
Tal como lo cuenta Hysata, los primeros electrolizadores tenían ambos electrodos sumergidos en electrolito, de modo que se formaban burbujas a su alrededor. En los años 70, la electrólisis de espacio cero puso el ánodo y el cátodo directamente en contacto con la membrana del separador, aumentando la eficiencia al permitir que solo se formaran burbujas en un lado de cada electrodo. Más recientemente, la tecnología de membrana de electrolito de polímero permitió que el lado del cátodo funcionara sin electrolito, aumentando nuevamente la eficiencia al producir gas hidrógeno sin burbujear a través de un líquido.
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| Caracterización de Hysata de la evolución de los electrolizadores, que conduce al nuevo diseño extraordinariamente eficiente de la empresa Hysata |
La celda electrolizadora alimentada por capilaridad de Hysata lleva las cosas al siguiente nivel, y posiblemente al último. Un depósito en la parte inferior de la celda mantiene el electrolito fuera de contacto tanto con el ánodo como con el cátodo hasta que se extrae a través de un separador interelectrodo hidrofílico poroso mediante acción capilar. El electrolito, por lo tanto, tiene contacto directo con los electrodos, pero solo en un lado, y tanto los gases de hidrógeno como los de oxígeno se producen directamente, sin ningún tipo de burbujeo que se interponga en el camino.
La resistencia se reduce aún más gracias al hecho de que no se atrae agua hacia el lado del electrodo que está liberando gas, por lo que los dos no se interponen entre sí, y a medida que el agua se electroliza fuera del separador, la acción capilar atrae más arriba del depósito para reemplazarlo.
En un artículo revisado por pares publicado en Nature Communications , el equipo de Hysata afirma que su celda de electrolizador de acción capilar se ha demostrado con una eficiencia récord del 98 por ciento, mucho mejor que un "polímero de última generación [presumiblemente asimétrico membrana de electrolito] electrolizador de agua comercial" que mostró una eficiencia de celda del 83 por ciento. El cruce de gas es extremadamente bajo; esto es crítico, ya que a las temperaturas y concentraciones correctas, una mezcla de hidrógeno y aire puede ser explosiva.
La compañía dice que esta tecnología también reduce los gastos extraños fuera de la celda. No hay necesidad de circulación de líquido, tanques separadores de gas-líquido, tuberías, bombas y accesorios. Este equipo puede ser enfriado por aire o autoenfriado por radiación, lo que reduce aún más los costos operativos y de capital, y si la altura máxima limitada por la gravedad de la acción capilar resulta ser un factor limitante, bueno, Hysata dice que puede hacer estallar el tanque de reserva en la parte superior y hacer que el electrolito corra por el separador.
Todos estos factores ayudan a reducir el uso de energía del "equilibrio de la planta" fuera de la celda del electrolizador, creando una brecha aún mayor entre esta tecnología y otras cuando se observa la eficiencia general del sistema.
"El sistema electrolizador general de Hysata ha sido diseñado para facilitar la fabricación, el escalado y la instalación, y brinda una eficiencia general del sistema del 95 %, equivalente a 41,5 kWh/kg, en comparación con el 75 % o menos de las tecnologías de electrolizadores existentes", dijo el CTO de la empresa, Gerry Swiegers, en un comunicado. "Para los productores de hidrógeno, esto reducirá significativamente tanto el capital como los costes operativos para producir hidrógeno verde".
Se espera que la producción de hidrógeno se dispare en los próximos años a medida que el H2 verde encuentre su lugar en las secciones más difíciles de una nueva economía de energía verde. Así que definitivamente hay una fiebre del oro, y muchos esperan una reducción en la producción de electrolizadores a medida que los productores compiten para poner en marcha sus instalaciones.
En tales circunstancias, un electrolizador súper eficiente y más barato sin duda tendrá una gran demanda, por lo que Hysata podría tener un producto monstruoso en sus manos y la oportunidad de hacer una contribución impresionante a la lucha contra el cambio climático.
Fuente: Hysata
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