Electrolisis: Freudenberg Sealing Technologies (FST) ofrece a los clientes soluciones de juntas para las tres tecnologías líderes.
El sistema energético sostenible del futuro suena sorprendentemente simple formulado en tres frases: Los electrolizadores separan el agua en hidrógeno y oxígeno con ayuda de energía verde. La energía almacenada en el hidrógeno se convierte posteriormente en energía eléctrica en las pilas de combustible. Finalmente, la energía generada de esta forma acciona vehículos, calefacciones de inmuebles, acerías o fábricas químicas.
En la práctica, la base de todo esto, es decir, la producción de hidrógeno verde en forma de electrolisis del agua todavía se encuentra en sus inicios. Pero está en crecimiento. “Creo firmemente en el hidrógeno verde como una de las ramas industriales del futuro”, afirma Artur Mähne, Global Segment Manager Hydrogen Technologies. Piensa que FST juega aquí un papel importante como asociado en el desarrollo de la producción de electrolizadores. Pues: de forma similar a una pila de combustible en stacks y celdas, los electrolizadores necesitan cientos de juntas. FST dispone de los conocimientos técnicos en material, fabricación y procesos para desarrollar juntas específicas para esas aplicaciones y elaborarlas en lotes pequeños y grandes.
¿AEL, PEM o AEM?
En la actualidad se establecen paralelamente diferentes tecnologías de electrolisis. “En FST nos centramos principalmente en las tecnologías PEM y AEM. Aquí tenemos un gran conocimiento en aplicaciones, disponemos de los materiales y tenemos un buen acceso al mercado. En el tercer proceso relevante para nosotros, la electrolisis alcalina (AEL), estamos trabajando intensamente con la resistencia química del material de las juntas contra la solución alcalina utilizada en la electrolisis”, explica Mähne.
Artur Mähne es Global Segment Manager Hydrogen Technologies en Freudenberg Sealing Technologies.
Los diferentes procesos tienen también diferentes aspectos destacables y son adecuados para ser utilizados para distintas finalidades (ver abajo). “Partimos de la base de que en las próximas décadas las tres tecnologías serán relevantes para nosotros”, evalúa el experto de FST.
Entre las disciplinas reinas se encuentra el no suministrar al cliente juntas sueltas sino como aplicación de componentes (2K). Esto significa que FST integra la junta, por ejemplo, directamente en una placa bipolar o en un marco termoplástico o metálico que circunda la placa. Esta integración de dos componentes ofrece valores añadidos a los clientes. Entre otros, les facilita el montaje. Y crea una alta seguridad en el proceso en la evitación de fugas.
Para ello, la junta puede aplicarse por proyección directamente en el portador, término técnico overmolding (sobremoldeado). O la junta y el portador se engranan mecánicamente. “Tenemos grandes conocimientos técnicos en estos procesos bonding, es decir la unión estable de elastómero con metal y plástico. En lo relativo a los electrolizadores, actualmente estamos siguiendo diferentes enfoques inteligentes”, dice Mähne.
Muchos caminos llevan a la meta
En la electrolisis verde del agua, tres de los cuatro procesos existentes se cristalizan como prometedores para Freudenberg Sealing Technologies (FST). Su ventajas y desventajas:
Electrolisis AEL (Electrolisis alcalina)
Los electrolizadores alcalinos se utilizan en todo el mundo a nivel industrial y están sobradamente probados. Trabajan con materiales económicos en comparación y se caracterizan por su estabilidad a largo plazo. Son ideales preferentemente para la producción estacionaria de hidrógeno a gran escala con un suministro de energía constante.
La eficiencia de los electrolizadores AEL es limitada. Además, necesitan una operación constante, lo que resulta ser poco apropiado para el abastecimiento energético procedente de centrales eólicas y solares, oscilante por naturaleza. Los electrolizadores AEL utilizan como electrolito una solución cáustica alcalina de potasio o hidróxido sódico, lo que supone un reto para la técnica de seguridad y juntas. Los electrolizadores AEL trabajan con presión limitada por lo que el hidrógeno producido debe ser comprimido seguidamente para su almacenamiento y transporte con gran consumo de energía. Finalmente, se necesita un gran espacio y se tiene un gran peso, por lo que está más bien predestinado para aplicaciones industriales.
Electrolisis PEM (Electrolisis de membrana de intercambio de protones)
En los electrolizadores PEM, en lugar de un electrolito líquido se utiliza una “Proton Exchange Membrane (membrana de intercambio de protones”, abreviado PEM). Los electrolizadores PEM compactos puntúan con su elevada eficiencia y resaltan por su alto rendimiento. Además, se adaptan rápida y flexiblemente a grandes oscilaciones de carga, como las que rigen en las fuentes de energías renovables.
El procedimiento exige la utilización de metales preciosos caros como platino o iridio en los electrodos. La electrolisis PEM es nueva, en comparación, por lo que todavía existe mucho potencial de desarrollo técnico, que también es necesario, por ejemplo, en la resistencia contra las impurezas y su vida útil.
Electrolisis AEM (Electrolisis de membrana de intercambio de aniones)
La “Anion-Exchange-Membran (membrana de intercambio de aniones)”, el proceso (AEM), combina las ventajas económicas de la electrolisis alcalina con la flexibilidad técnica de proceso y la eficiencia de la electrolisis PEM. Dado que la operación se realiza bajo condiciones ligeramente alcalinas, para los electrodos pueden utilizarse catalizadores más económicos, sin metales preciosos. Las pequeñas instalaciones modulares pueden adaptarse flexiblemente a las necesidades crecientes. La empresa germano-italiana Enapter, con la que FST colabora estrechamente en el desarrollo de soluciones aptas para el futuro, es pionera en esta tecnología.
El grado de desarrollo tecnológico todavía es bajo en comparación y la longevidad de las membranas utilizadas aún no ha llegado al límite. Los electrolizadores AEM son apropiados, preferentemente, para su utilización en aplicaciones privadas, comerciales y de la mediana empresa, no tanto para las grandes necesidades de una empresa industrial.
