Control seguro y fiable del oxígeno y del punto de rocío en electrolizadores de hidrógeno

Cómo los sensores avanzados pueden maximizar la eficiencia de los electrolizadores

La demanda de hidrógeno como fuente de energía limpia es cada vez mayor.  Esto está impulsando el mercado de los electrolizadores de hidrógeno.  Para funcionar con seguridad y eficacia, los electrolizadores dependen del uso de sensores y analizadores avanzados de control de gases, como los fabricados por Process Sensing Technologies. 

Un electrolizador funciona utilizando una corriente eléctrica para separar las moléculas de agua en sus elementos constitutivos de oxígeno e hidrógeno. 

Entre los electrolizadores más comunes se encuentran las pilas alcalinas y los electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM), también denominados membranas electrolíticas poliméricas. 

Estos últimos utilizan una membrana semipermeable situada entre un ánodo y un cátodo.  El agua que entra en el sistema reacciona en el ánodo para formar oxígeno, al tiempo que libera electrones cargados negativamente e iones de hidrógeno cargados positivamente, o protones.  Los protones de hidrógeno atraviesan la membrana, donde se recombinan con los electrones en el cátodo para formar hidrógeno gaseoso.   

Los electrolizadores alcalinos utilizan un método similar, con una solución alcalina como el hidróxido de potasio como electrolito, en el que se sumergen un par de electrodos metálicos.  Están separados por un diafragma, y el agua se divide en el cátodo para formar H2 y liberar aniones de hidróxido que atraviesan el diafragma y se combinan para formar oxígeno en el ánodo.

Estos procesos relativamente sencillos tienen un potencial considerable en la transición hacia la energía neta cero.  Un estudio de Global Market Insights predice que el mercado de los electrolizadores de hidrógeno crecerá rápidamente, con una tasa de crecimiento anual constante superior al 24 %, pasando de un valor de mercado mundial de 2.800 millones de dólares en la actualidad a la asombrosa cifra de 78.000 millones de dólares en 2032. 

Optimización segura del funcionamiento/operación de los electrolizadores

La célula electrolizadora, donde las moléculas de agua se separan en sus átomos constituyentes, constituye el corazón de un sistema electrolizador de hidrógeno.  Sin embargo, esto no es todo lo que se necesita para producir un gas de una calidad y pureza que pueda utilizarse posteriormente como fuente de energía en aplicaciones de calefacción, pilas de combustible o transporte. 

Igualmente importante para el diseño del sistema es la integración de los equipos de purificación, secado, compresión y almacenamiento de gas, además de las conexiones a la red eléctrica y las tuberías de distribución de gas adecuadas.  Cada componente desempeña un papel crucial en la generación eficaz de hidrógeno de alta calidad y, por tanto, debe funcionar de forma eficiente, fiable y, dada la naturaleza potencialmente explosiva del hidrógeno, segura.  A su vez, esto exige el uso de instrumentos de supervisión, medición y control de procesos de alto rendimiento. 

Por ejemplo, la supervisión del contenido de oxígeno en la corriente de hidrógeno gaseoso de un sistema electrolizador es un requisito previo clave para su funcionamiento seguro, idealmente basado en normas de seguridad y directrices de funcionamiento aceptadas, como las definidas en el modelo SIL (Nivel de Integridad de la Seguridad).   Estas mismas mediciones de la concentración de oxígeno también proporcionan una guía precisa de la eficiencia operativa de la célula electrolizadora, indican la presencia de fugas de gas y actúan como criterios importantes para demostrar que se cumplen la calidad del gas y las obligaciones contractuales. 

La calidad del gas también se verá afectada por la presencia de vapor de agua arrastrado del proceso de electrólisis.  Esto hace necesario el uso de la deshidratación del hidrógeno, además del uso de sensores de humedad o de punto de rocío adecuados para detectar trazas de humedad una vez que el gas ha pasado por el proceso de secado.   Una vez más, estas mediciones son cruciales para el funcionamiento y la optimización del sistema, y para demostrar que la pureza del gas cumple los criterios comerciales y técnicos exigidos. 

Instrumentos de medición de oxígeno, hidrógeno y punto de rocío

Hace más de diez años que desarrollamos sensores y analizadores avanzados para la medición del punto de rocío de oxígeno y agua en electrolizadores de hidrógeno.  Muchos de nuestros sensores y transmisores están diseñados para cumplir los requisitos de uso en entornos SIL, además de estar homologados según una serie de normas internacionales de seguridad y calidad. 

Para destacar sólo un ejemplo de nuestra amplia gama de productos, los Transmisores de Punto de rocío Easidew están totalmente certificados para su uso en áreas intrínsecamente seguras y peligrosas.  Esto los hace ideales para su instalación a la salida de unidades de purificación y secado de hidrógeno para asegurar que el gas se ajusta a las especificaciones requeridas.  Los transmisores Easidew se basan en nuestra robusta y probada tecnología de detección de óxido metálico cerámico, que garantiza una excelente precisión, dentro de ±2 °Cdp, en un amplio rango de medición, a la vez que ofrece una excepcional velocidad de respuesta y estabilidad a largo plazo.    

Dispositivos como el Easidew pueden utilizarse junto con nuestros sensores de oxígeno y analizadores remotos, proporcionando tanto a los fabricantes de equipos originales como a los usuarios finales soluciones fiables, rentables y versátiles para los retos que plantea la supervisión del rendimiento, la eficacia y la seguridad de los electrolizadores de hidrógeno. 

Somos los mayores expertos mundiales en control de la humedad y medición del punto de rocío y del gas.  Disponemos de una amplia gama de tecnologías, respaldadas por una asistencia técnica y al cliente sin rival.  Para obtener más información, hable hoy mismo con uno de nuestros especialistas en aplicaciones.