Proceso innovador para la electrólisis del hidrógeno
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Pajarito en Polvo tiene en el Hannover Messe 2024 presentó una innovadora tecnología de catalizador que mejora el cálculo de costes de las pilas de combustible y Electrólisis del hidrógeno cambió dramáticamente. El innovador proceso reduce la cantidad de metales preciosos necesarios para que las reacciones produzcan energía. hidrogeno verde debía ser de hasta el 70%. Para implementar el proceso Varipore, se incorporan expertos en fabricación para establecer una producción a gran escala en Nuevo México.
contenido
- La producción de energía a partir del hidrógeno debería ser asequible
- Evitar los metales raros abre un nuevo potencial de mercado
La producción de energía a partir del hidrógeno debería ser asequible
La start-up Pajarito Powder se ha marcado como objetivo generar energía Hidrógeno asequible, confiable y adecuado para la producción en volumen al cambiar el cálculo de costos fundamental para la producción de energía a partir de hidrógeno con su innovador diseño de material.
Mucho menos platino
Con la nueva tecnología de proceso, las pilas de combustible de hidrógeno y los catalizadores de electrolizadores pueden funcionar con una cantidad significativamente menor del raro y costoso platino con el mismo rendimiento. "Si se reduce el iridio, la economía de la producción de hidrógeno mejora drásticamente y, como resultado, la disponibilidad de hidrógeno mejora significativamente", explica Thomas Stephenson, CEO y Presidente de Pajarito Powder. El proceso reduce la cantidad de metales preciosos necesarios para que las reacciones produzcan energía a partir de hidrógeno hasta en un 70%.
Los electrolizadores son clave
El método más limpio para producir hidrógeno para uso sostenible en pilas de combustible es electrólisis. Este utiliza energía eléctrica para dividir el agua en sus dos componentes. Los electrolizadores son el método más conocido para producir “hidrógeno verde”. Al mismo tiempo, son la clave para utilizar el hidrógeno como almacenamiento de energía y para transportar energía a largas distancias.
Esto plantea la pregunta de por qué, dadas todas estas ventajas y todos los estudios científicos, las pilas de combustible y los electrolizadores de hidrógeno aún no se han establecido en la economía global. La clave está en Catalizador, en el que Pajarito Powder ahora se especializa en producir, mejorar y ofrecer. Los catalizadores representan casi el 40% del coste de una pila de combustible. El coste de los componentes de iridio de un electrolizador de 1 GW superaría los 2022 millones de dólares a precios de 61.
Quizás sea esta ironía que el hidrógeno sea el elemento más abundante, pero los metales de platino necesarios para convertirlo en electricidad útil, como el Iridium, que incluyen los elementos menos abundantes. Su rareza y los altos precios asociados han impedido hasta ahora que este hidrógeno adecuado se convierta, al menos por ahora, en una importante fuente de energía.
La nueva tecnología de materiales hace que el hidrógeno sea económico
Con una nueva tecnología de proceso, la nueva empresa estadounidense es capaz de operar pilas de combustible de hidrógeno y catalizadores de electrolizadores con el mismo rendimiento y con un uso significativamente menor del raro y costoso material platino. El procedimiento viene con hasta 70% menos Metales preciosos que son necesarios para que las reacciones produzcan energía a partir del hidrógeno.
El proceso Varipore se utiliza para pilas de combustible. Esto le permite soportes técnicos de catalizadores (Engineered Catalyst Supports, ECS), que se basan en mecanismos adaptados a un sistema específico que mejoran el rendimiento y la utilización de los PGM.
Estas estructuras son mesoporoso. Están diseñados para contener aberturas nanoscópicas extremadamente pequeñas, cuyo tamaño oscila entre 2 y 50 nm y son comparables al tamaño de una cadena de ADN humano.
El variporo permite un diseño muy específico. Como requisito previo para el inicio de la producción a gran escala de pilas de combustible, este proceso se desarrolló aún más para la producción en masa de este vehículo. Los catalizadores lograrán resultados energéticamente equivalentes utilizando menos platino que los catalizadores estándar.
Además, el proceso confiere a los catalizadores una gran durabilidad, estabilidad y rendimiento. Utilizando este proceso, Pajarito Powder produce catalizadores electrolizadores avanzados basados en conceptos similares pero utilizando otros materiales en lugar de iridio.
Evitar los metales raros abre un nuevo potencial de mercado
La tecnología de electrólisis está cambiando rápidamente y, si bien los catalizadores basados en iridio seguirán dominando el mercado durante algún tiempo, Pajarito Powder pronto introducirá catalizadores adicionales de alta eficiencia para la electrólisis del agua utilizando PGM ligero- O libre de PGM Producir materiales. Estos materiales en desarrollo ya están disponibles para su evaluación hoy.
Los soportes catalíticos y las soluciones catalíticas completas desarrolladas por Pajarito Powder ya están disponibles. La empresa también investiga, prueba y optimiza catalizadores que no contienen metales del grupo del platino. La llamada Catalizadores PMF (Precious-Metal-Free) para pilas de combustible son los primeros catalizadores disponibles comercialmente en el mundo que no contienen metales preciosos. El trabajo para seguir desarrollando estos catalizadores para aplicaciones de alta densidad de energía aún no está completo, pero su uso futuro es prometedor.
Dadas las nuevas posibilidades técnicas y de financiación pública para fuentes de energía limpias que ofrece la Ley de reducción de la inflación de EE. UU. y leyes similares están disponibles en Europa y otros lugares, Pajarito Powder presentó en la Hannover Messe 2024, además de su innovador material portador, la puesta en marcha de su planta de fabricación a gran escala en Nuevo México para producir el material de recubrimiento para catalizadores.
Preguntas Frecuentes
¿Cómo se produce el hidrógeno mediante electrólisis?
La electrólisis es un proceso para producir hidrógeno en el que el agua se divide en hidrógeno y oxígeno utilizando energía eléctrica. El voltaje eléctrico se aplica en una celda de electrólisis, que consta de un ánodo y un cátodo. El oxígeno se produce en el ánodo y el hidrógeno en el cátodo. Este proceso se produce sin liberación de CO₂ y permite la producción de hidrógeno verde, especialmente si la energía proviene de fuentes renovables. Dependiendo de la tecnología utilizada (electrólisis alcalina, electrólisis PEM o electrólisis de óxido sólido), la eficiencia y las posibles aplicaciones varían.
¿Qué tan eficiente es la electrólisis del hidrógeno?
La eficiencia de la electrólisis del hidrógeno. depende de la tecnología utilizada y normalmente varía entre el 60% y el 80%. Esta eficiencia indica cuánta energía eléctrica utilizada se convierte en energía química en forma de hidrógeno. La electrólisis es uno de los métodos más prometedores para producir hidrógeno verde, especialmente cuando se combina con Energías renovables es operado
- Electrólisis alcalina (AEL): Este método tradicional consigue una eficiencia de alrededor del 60% al 70%. Es tecnológicamente maduro y es adecuado para aplicaciones continuas porque es relativamente económico.
- Electrólisis de membrana de intercambio de protones. (PEM): Esta tecnología más avanzada ofrece una mayor eficiencia del 70% al 80%. Puede responder rápidamente a las fuentes de energía cambiantes, lo que lo hace ideal para su uso con energía renovable.
- Electrólisis de óxido sólido (SOEC): Este proceso logra eficiencias superiores al 80%, especialmente cuando se utiliza en combinación con electrólisis a alta temperatura. Es especialmente eficiente cuando se puede aprovechar el calor residual, lo que aumenta significativamente la eficiencia energética general.
¿Cuánta agua necesitas para 1 kg de hidrógeno?
Para producir 1 kg de hidrógeno por electrólisis se necesita unos 9 litros de agua. Este consumo de agua resulta de la reacción química en la que el agua (H₂O) se divide en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂). Entonces, por cada cantidad de hidrógeno, se requieren 9 veces más agua. Este cálculo se basa en la fórmula química de la electrólisis del agua, en la que 18 gramos de agua (equivalentes a unos 18 ml) se descomponen en 2 g de hidrógeno y 16 g de oxígeno. Extrapolado, esto da como resultado 9 litros de agua por 1 kg de hidrógeno.
¿Cuánta electricidad se necesita para producir hidrógeno?
Para producir 1 kg de hidrógeno mediante electrólisis se necesitan aproximadamente 50 a 55 kWh de electricidad. Esta energía es necesaria para descomponer el agua en sus componentes, H 2 y O 2. La cantidad exacta depende de la eficiencia del proceso de electrólisis, que suele oscilar entre el 60% y el 80%.
En las plantas de electrólisis modernas, la eficiencia energética se puede aumentar aún más mediante tecnologías avanzadas y el uso de calor residual, lo que podría reducir ligeramente las necesidades de electricidad.
¿Qué tan efectiva es la electrólisis?
La eficacia del proceso de electrólisis está determinada por su eficiencia energética, que normalmente es entre 60% y 80% mentiras. Esto significa que entre el 60% y el 80% de la energía eléctrica utilizada se convierte en energía química en forma de hidrógeno. Las tecnologías modernas, como la electrólisis con membrana de intercambio de protones (PEM) y la electrólisis alcalina, pueden optimizar aún más esta eficiencia según el sistema y el punto de funcionamiento. A escala industrial, se trabaja continuamente para mejorar la eficiencia y hacer que la producción de hidrógeno sea más rentable y respetuosa con el medio ambiente.
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Los autores son: Webb Johnson, director senior de desarrollo de negocios de Pajarito Powder; Jeff Plungis, reportero, editor de Scott Fosgard Communications y Thomas Aurich, redactor de tecnología.