El Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del CSIC y la Universitat Politècnica de València, España, anunció el desarrollo de una técnica de electrólisis basada en inducción magnética que abre una vía alternativa y potencialmente más sostenible para la producción de hidrógeno verde.
La innovación, fruto de investigaciones en transferencia de calor y masa aplicadas a electrolizadores, plantea mejoras en la eficiencia operativa y una reducción de impactos ambientales asociados a procesos convencionales de electrólisis.
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Diferencia respecto a la electrólisis convencional
La técnica desarrollada por el ITQ integra campos magnéticos variables para inducir flujos y gradientes térmicos y de concentración dentro del electrolizador, que optimiza la dinámica interna del fluido y facilita la evacuación de burbujas y el intercambio de calor entre electrodos y electrolito.
A diferencia de los sistemas convencionales, que dependen exclusivamente de convección natural o de bombeo mecánico para gestionar la caída de potencial y la remoción de productos, la electrólisis por inducción magnética actúa sobre las condiciones de transporte dentro de la celda, impulsando un régimen de operación más homogéneo y estable.
Según los investigadores, el enfoque puede traducirse en mejoras significativas en la relación energía producida/energía consumida en la separación del agua en hidrógeno y oxígeno.
La optimización de la transferencia de calor y masa reduce pérdidas energéticas por sobrecalentamiento y concentra la reacción en zonas activas, disminuyendo la formación de gradientes que degradan la eficiencia.
Asimismo, la técnica podría atenuar la dependencia de agua ultrapura en ciertas aplicaciones industriales, ya que unas condiciones de flujo y mezcla más favorables reducen la acumulación de impurezas en las interfaces electroquímicas y mitigan efectos de polarización.
Ventajas para la escalabilidad
La electrólisis por inducción magnética se presenta como una solución compatible con la operación intermitente asociada a fuentes renovables.
Su capacidad para gestionar de forma dinámica los flujos internos facilita la respuesta a variaciones de potencia de entrada, lo que beneficia la integración directa con parques solares y eólicos.
En términos de escalabilidad, la técnica permite diseños de celda y de módulo que potencian la densidad de corriente operativa sin incrementar proporcionalmente los retos térmicos y de gestión de productos gaseosos, abriendo la posibilidad de reducir el coste de capital por kilogramo de hidrógeno producido.
La combinación de mayor eficiencia energética, menor necesidad de agua ultrapura en algunas configuraciones y operabilidad flexible constituye una palanca relevante para reducir el costo operativo del hidrógeno renovable.
Menores requerimientos de purificación del agua y una gestión térmica más eficiente pueden reducir insumos auxiliares y energía indirecta, mejorando así la competitividad de la electrólisis frente a alternativas fósiles o rutas alternativas de hidrógeno.
Estos efectos posicionan la técnica como un componente de valor para proyectos industriales que buscan disminuir su huella de agua y energía sin sacrificar rendimiento.
Validación y aplicaciones
El prototipo inicial desarrollado en el ITQ ha demostrado en ensayos de laboratorio la capacidad de inducir flujos controlados y mejorar la evacuación de burbujas en celdas experimentales.
Los investigadores han documentado comportamientos homogéneos de corriente y una reducción de la sobrepotencia en condiciones de ensayo comparadas con configuraciones de referencia.
Los próximos pasos incluyen la optimización de geometrías de electrodos compatibles con inducción magnética, pruebas de durabilidad en condiciones de operación continuada y la evaluación de la técnica en módulos a escala piloto alimentados con energía renovable.
La electrólisis por inducción magnética resulta especialmente relevante para industrias con alta intensidad de insumos y que requieren hidrógeno de baja huella, como la producción de fertilizantes, la refinación química, la fabricación de metales y la generación de combustibles sintéticos.
Su flexibilidad operativa la hace interesante para proyectos que combinen generación renovable local y demanda industrial intermitente, así como para instalaciones en regiones con limitaciones en el suministro de agua ultrapura.
Retos técnicos
Pese a los avances, persisten retos que deberán abordarse antes de la comercialización. Entre ellos se encuentran la optimización de la eficiencia energética neta a escala industrial, la gestión de campos magnéticos en grandes módulos sin comprometer la seguridad y la compatibilidad con materiales y recubrimientos de electrodos a largo plazo.
También será preciso validar el costo añadido de los sistemas electromagnéticos frente a las ganancias en eficiencia y ahorro en insumos, y demostrar la robustez de la solución en ciclos de operación reales ligados a fuentes renovables.
El ITQ está abierto a colaboraciones industriales para trasladar la tecnología a escala piloto y a estudios conjuntos de evaluación de ciclo de vida, y explorará vías de protección intelectual y modelos de licencia que permitan una adopción acelerada por fabricantes de electrolizadores y operadores industriales.
Asimismo, los equipos de investigación evaluarán fuentes de financiación públicas y privadas para impulsar demostradores que validen el desempeño en entornos industriales reales.
La electrólisis por inducción magnética desarrollada por el ITQ representa un avance prometedor en la búsqueda de procesos de producción de hidrógeno más eficientes y sostenibles.
Si las etapas de escala y validación confirman los beneficios preliminares, la técnica podría convertirse en un elemento diferenciador para proyectos de hidrógeno renovable, contribuyendo a reducir costos, minimizar impactos ambientales y facilitar la integración de electrolizadores con sistemas de generación renovable.
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