PEMWE y MEM Tech impulsan la eficiencia del hidrógeno verde

El hidrógeno verde, una piedra angular de la transición energética global, está atrayendo una atención sin precedentes a medida que las naciones se esfuerzan por descarbonizar las industrias. En el corazón de esta revolución se encuentra la electrólisis del agua con membrana de intercambio protónico (PEMWE) , una tecnología valorada por su alta densidad de corriente y sus rápidas capacidades de respuesta. Pero, ¿cómo produce exactamente este sistema hidrógeno libre de emisiones y qué hace que su conjunto de electrodos de membrana (MEA) sea tan crítico?

PEMWE opera a través de un elegante proceso electroquímico. Cuando se aplica corriente continua, las moléculas de agua se dividen en el ánodo en oxígeno, protones y electrones. Los protones migran a través de una membrana polimérica especializada hacia el cátodo, donde se recombinan con los electrones para formar gas hidrógeno. Este método logra niveles de pureza excepcionales (99,999% de hidrógeno) sin subproductos de gases de efecto invernadero.

El MEA sirve como el núcleo funcional de los electrolizadores PEM, que comprende tres capas diseñadas con precisión:

1. Capa de catalizador del ánodo: Diseñada con óxidos de iridio o rutenio para optimizar la reacción de evolución del oxígeno (OER), este componente debe soportar entornos ácidos altamente corrosivos.
2. Membrana de intercambio protónico: Típicamente hecha de polímeros de ácido perfluorosulfónico, esta barrera delgada pero duradera facilita la conducción de protones al tiempo que evita el cruce de gases.
3. Capa de catalizador del cátodo: Los metales del grupo del platino aquí permiten una reacción de evolución del hidrógeno (HER) eficiente, con diseños avanzados que ahora incorporan materiales nanoestructurados para reducir la carga de metales preciosos.

Los avances recientes se centran en mejorar la durabilidad y la eficiencia del MEA. Los investigadores están desarrollando:

• Catalizadores de metales no preciosos para reducir los costos de los materiales
• Membranas reforzadas con aditivos cerámicos para una mayor vida útil operativa
• Capas de transporte poroso impresas en 3D para mejorar la eliminación de burbujas de gas

Estas innovaciones tienen como objetivo colectivo reducir los costos de producción de hidrógeno verde por debajo de $2/kg, un umbral considerado vital para la adopción industrial generalizada. A medida que los sistemas PEMWE escalan de capacidad de megavatios a gigavatios, su papel en la habilitación del almacenamiento de energía renovable y la descarbonización del sector difícil de reducir se vuelve cada vez más fundamental.