Máquina de electrólisis de agua comercial

Tipos de máquinas comerciales de electrólisis de agua

Una **máquina comercial de electrólisis de agua** divide las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno gaseoso a través de una corriente eléctrica. Este proceso tiene lugar en una celda electrolítica donde se encuentran el ánodo y el cátodo. Diferentes tipos de máquinas comerciales de electrólisis de agua están diseñadas para diversas aplicaciones industriales.

• Electrólisis alcalinas:

  Los electrólisis alcalinos son las tecnologías de electrólisis más antiguas y comunes. Este tipo de máquina emplea un electrolito alcalino líquido, generalmente hidróxido de potasio (KOH), para facilitar la reacción electroquímica de división del agua en hidrógeno y oxígeno. Los electrólisis alcalinos suelen constar de un ánodo, un cátodo y una solución electrolítica. Se hace pasar una corriente eléctrica a través de la solución electrolítica, lo que provoca una reacción química que divide el agua en hidrógeno y oxígeno. Los iones de hidrógeno se desplazan a través de la solución electrolítica hacia el cátodo, donde ganan electrones y forman hidrógeno gaseoso. El oxígeno se forma en el ánodo a través de un proceso similar. Los electrólisis alcalinos se utilizan ampliamente en la industria debido a su durabilidad, eficiencia y bajos costes operativos.

• Electrólisis PEM:

  Los electrólisis PEM (Proton Exchange Membrane) utilizan una membrana electrolítica de polímero sólido para conducir protones desde el ánodo hasta el cátodo. Este diseño permite una construcción compacta y una producción de hidrógeno de alta eficiencia. La estructura básica de los electrólisis PEM incluye conjuntos de electrodos de membrana (MEA), capas de difusión de gas (GDL) y placas bipolares. El MEA es la parte principal que realiza la reacción electroquímica, que consta de una membrana de intercambio de protones y electrodos en ambos lados. Las placas bipolares sirven para separar las celdas y distribuir los reactivos y los productos. Bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, los electrólisis PEM dividen el agua en hidrógeno y oxígeno, produciendo hidrógeno. Además, los electrólisis PEM tienen las ventajas de una alta eficiencia, compacidad, respuesta rápida y flexibilidad.

  Los electrólisis PEM son adecuados para diversas aplicaciones como la producción de hidrógeno, las pilas de combustible y los sistemas de almacenamiento de energía.

• Electrólisis de óxido sólido:

  Las celdas de electrólisis de óxido sólido (SOEC) son dispositivos de producción de hidrógeno que utilizan electrolitos cerámicos para conducir iones de oxígeno. El principio de funcionamiento es que el vapor de agua se disocia en iones de hidrógeno y oxígeno bajo alta temperatura y corriente eléctrica. Los iones de oxígeno migran a través del electrolito sólido para reaccionar con los electrones y generar hidrógeno. Las celdas de electrólisis de óxido sólido poseen varias ventajas potenciales sobre los electrólisis convencionales, como una alta densidad de corriente, una alta eficiencia, la capacidad de utilizar directamente vapor como materia prima y una capacidad de co-electrólisis sustancial, en la que el CO2 y el H2O se convierten simultáneamente para producir hidrocarburos sintéticos.

  Sin embargo, el funcionamiento a alta temperatura también plantea desafíos para el desarrollo de materiales y la estabilidad a largo plazo. Además, la sensibilidad de la SOEC a los ciclos redox puede limitar su aplicabilidad en algunos sistemas de conversión de energía transitorios. Los electrólisis de óxido sólido se utilizan en el almacenamiento de energía, los combustibles sintéticos, la captura de carbono y la producción química sostenible.

Especificación y mantenimiento de máquinas comerciales de electrólisis de agua

Una máquina comercial de electrólisis de agua descompone el agua en hidrógeno y oxígeno gaseoso mediante la electrólisis. Viene con una capacidad de producción de hidrógeno que varía de 100 Nm3/h a 5000 Nm3/h. La celda electrolítica es el componente crítico de la máquina. El conjunto de electrodos de membrana (MEA) se utiliza comúnmente como celda electrolítica. El tamaño de la celda electrolítica puede afectar la capacidad de producción de la máquina. La tensión de la máquina de electrólisis comercial está entre 1,5 V y 2,0 V. La corriente puede llegar a los miles de amperios. La temperatura de funcionamiento de la máquina oscila entre 50 y 80 grados centígrados. Además, hay algunas otras especificaciones de la máquina comercial de electrólisis de agua:

• Salida del gas:

  La máquina de electrólisis produce hidrógeno gaseoso (H2) y oxígeno gaseoso (O2). El gas H2 se utiliza para diversas aplicaciones, y el gas O2 puede utilizarse en el tratamiento de aguas residuales, la combustión y las terapias médicas. Generalmente, la relación de producción de H2 a O2 es de 2:1.

• Pureza del gas:

  La pureza del hidrógeno gaseoso producido por la máquina es del 99,9-99,999%. La pureza del oxígeno gaseoso es del 90-93%. La máquina de electrólisis comercial separa los gases a través de una membrana, evitando que se recombinen.

• Requisitos de energía:

  Los requisitos de energía dependen del tamaño y la producción de gas de la máquina. Normalmente, se sitúa entre 100 kW y 3000 kW.

• Dimensiones:

  Estas dimensiones varían en función de la capacidad. Por ejemplo, una capacidad pequeña con 1000 Nm3/h mide 8 m de largo, 3 m de ancho y 3 m de alto.

• Peso:

  Hay un peso para cada capacidad. Por ejemplo, el peso de la máquina de electrólisis comercial (1000 Nm3/h) es de 15.000 kgs.

Mantenimiento

Para cualquier máquina comercial de electrólisis de agua, el mantenimiento regular es esencial para garantizar un rendimiento óptimo, la pureza del gas y la longevidad. A continuación, se ofrecen algunos consejos y sugerencias para el mantenimiento y cuidado de la máquina de electrólisis:

• Inspección regular:

  Los usuarios deben examinar cuidadosamente los componentes de la máquina. Incluye el electrólisis, las bombas, las válvulas, los vasos de presión y la fuente de alimentación. Deben comprobar si hay signos de desgaste, daños o fugas de gas. Después de la inspección, también deben comprobar el rendimiento de la máquina y su eficiencia.

• Reemplazo de los componentes:

  Si los usuarios detectan algún componente o pieza dañada o desgastada, deben reemplazarla inmediatamente. Esto ayudará a evitar problemas de funcionamiento y garantizará que la máquina funcione correctamente. Si los electrólisis están dañados, también deben reemplazarlos para mantener la pureza del gas.

• Limpieza:

  La limpieza es una de las tareas de mantenimiento más importantes. La producción de hidrógeno producirá impurezas con el tiempo, lo que afectará a la pureza del gas y al rendimiento de la máquina. Por lo tanto, los usuarios deben limpiar la máquina con regularidad para eliminar estas impurezas. Es preferible utilizar agua pura o desionizada para garantizar una limpieza eficaz y la pureza del gas.

Escenarios

Una máquina de electrólisis comercial de producción de hidrógeno tiene varios escenarios de uso. Aquí están algunos de ellos.

• Producción de combustible limpio

  Las máquinas comerciales de electrólisis de agua pueden producir hidrógeno gaseoso. Las industrias pueden utilizar el hidrógeno gaseoso como fuente de combustible limpia. Se puede utilizar en motores de gas y pilas de combustible. El gas también se puede mezclar con gas natural para su uso en las tuberías de gas. Además, el hidrógeno gaseoso puede sustituir a los combustibles fósiles en las industrias metalúrgica, de refinado y de transporte.

• Materia prima para la producción química

  En la industria química, el hidrógeno gaseoso producido por máquinas comerciales de electrólisis de agua puede utilizarse como materia prima para la producción de amoníaco, metanol y otros productos químicos. Estos productos químicos producen varios productos, como fertilizantes, disolventes y plástico.

• Agente reductor en la extracción de metales

  El hidrógeno gaseoso sirve como agente reductor en la extracción de metales. Facilita la reacción de los óxidos metálicos para producir metales puros como el zinc, el cobre y el plomo. Los metales se utilizan en la fabricación de aleaciones, la electrónica y la construcción.

• Refino de petróleo

  En el refino de petróleo, el hidrógeno gaseoso ayuda a eliminar el azufre del petróleo crudo. También ayuda en la hidrogenación de hidrocarburos insaturados para formar compuestos saturados. Estos procesos mejoran la calidad de los productos refinados del petróleo.

• Combustible de cohete

  El hidrógeno gaseoso y el hidrógeno líquido se combinan con oxígeno líquido para formar una potente fuente de energía para la exploración espacial. Los electrólisis comerciales pueden producir hidrógeno gaseoso para cohetes espaciales como alternativa a los combustibles químicos.

• Almacenamiento de energía

  El hidrógeno puede utilizarse para almacenar el exceso de energía. Por ejemplo, durante los periodos de producción máxima de las fuentes de energía renovables, como la solar o la eólica. El almacenamiento de la energía garantiza un suministro continuo de energía, incluso cuando hay niveles de producción variables. El hidrógeno gaseoso puede liberar energía durante el proceso de electrólisis.

Cómo elegir máquinas comerciales de electrólisis de agua

Al elegir una máquina comercial de electrólisis de agua, hay varios factores importantes que hay que tener en cuenta.

• Capacidad de producción de hidrógeno: Esto indica la cantidad de hidrógeno que puede producir la máquina en un determinado periodo. Debe coincidir con la demanda real del cliente.
• Eficiencia energética: Se refiere a la cantidad de electricidad que se convierte en hidrógeno. Una alta eficiencia energética significa unos costes de electricidad más bajos.
• Modularidad: Las máquinas comerciales de electrólisis de agua pueden ampliarse fácilmente para satisfacer la creciente demanda de hidrógeno.
• Durabilidad: Los clientes necesitan máquinas duraderas y fiables para reducir los costes operativos y los tiempos de inactividad.
• Costes operativos y de mantenimiento: Los clientes prestan atención a los costes operativos y de mantenimiento de la máquina para calcular el coste total del proyecto.
• Impacto medioambiental: Es necesario considerar el impacto medioambiental de la máquina, como la huella de carbono y la gestión de residuos.
• Cumplimiento de las normas y certificaciones: La máquina debe cumplir las normas pertinentes y poseer determinadas certificaciones para garantizar su seguridad, fiabilidad y cumplimiento medioambiental.
• Requisitos específicos de la aplicación: Tenga en cuenta los requisitos específicos de la aplicación, como la pureza del hidrógeno, su presión, etc.

Preguntas y respuestas

P1: ¿Cuáles son las últimas novedades en máquinas comerciales de electrólisis de agua?

A1: La tendencia en las máquinas comerciales de electrólisis de agua es hacia máquinas compactas que pueden producir hidrógeno a altas tasas sin aumentar los costes energéticos. El desarrollo de membranas electrolíticas de polímero sólido está aumentando la eficiencia de las máquinas.

P2: ¿Cuál es la vida útil de una máquina comercial de electrólisis de agua?

A2: La vida útil de una máquina de electrólisis depende de su tipo, uso y mantenimiento. Generalmente, con un mantenimiento adecuado, las máquinas pueden durar de 10 a 20 años. La membrana puede necesitar ser reemplazada cada 5-10 años.

P3: ¿Cuáles son los requisitos de instalación de una máquina comercial de electrólisis de agua?

A3: La máquina debe instalarse en un lugar seco y bien ventilado. La temperatura no puede estar por debajo de -10 grados C ni por encima de 40 grados C. La fuente de agua debe cumplir el requisito de pureza de la máquina, y la presión debe estar dentro del rango especificado.

P4: ¿Cuáles son las precauciones de seguridad para las máquinas comerciales de electrólisis de agua?

A4: Las máquinas deben estar correctamente conectadas a tierra para evitar descargas eléctricas. Las instrucciones de funcionamiento deben seguirse para evitar la combinación explosiva de hidrógeno y oxígeno. Sólo el personal cualificado debe operar las máquinas.

P5: ¿Cuál es el rango de capacidad de las máquinas comerciales de electrólisis de agua?

A5: La capacidad de estas máquinas suele darse en Nm3/h. Pueden variar de 1-5 Nm3/h para unidades pequeñas y medianas, y las unidades industriales grandes pueden producir hasta 1000 Nm3/h.