En pocas palabras, la electrólisis es el proceso de usar electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Es un método empleado por todo el mundo para diferentes aplicaciones en diversos sectores, principalmente en las industrias alimentaria, metalúrgica y energética, entre otras. Y es que el hidrógeno obtenido a través de la electrólisis es una fuente de combustible limpia y eficiente. Es por eso que la electrólisis industrial es una opción prometedora para la producción de hidrógeno libre de carbono a partir de recursos renovables y nucleares. Pero, ¿de qué se trata? ¿Cómo se produce? ¿Para qué se utiliza? En esta entrada te responderemos estas y otras preguntas más acerca de la electrólisis industrial.
¿Qué es la electrólisis del agua?
En general, un proceso de electrólisis sirve para separar los diferentes elementos de un mismo compuesto empleando corriente eléctrica. Así, como hemos dicho anteriormente, la electrólisis del agua es el proceso mediante el cual el agua se divide en hidrógeno y oxígeno. En caso de no estar destilada, también separaría elementos minerales, metales, etc.
Se produce cuando se conecta una fuente de energía eléctrica a dos electrodos o dos placas. Estas, normalmente hechas de algún metal inerte como platino o acero inoxidable, se colocan en el agua. El hidrógeno aparece en el cátodo (el electrodo con carga negativa, donde los electrones se bombean al agua) y el oxígeno aparece en el ánodo (el electrodo con carga positiva). La cantidad de hidrógeno generada es el doble de la cantidad de oxígeno (H20) Ambas son proporcionales a la carga eléctrica total que se envió a través del agua.
El origen
La electrólisis del agua fue demostrada por primera vez en 1789 por los comerciantes holandeses Jan Rudolph Deiman y Adriaan Paets van Troostwijk que utilizaron un generador electrostático para producir una descarga entre dos electrodos de oro sumergidos en agua. Más tarde, los desarrollos posteriores de Johann Wilhelm Ritter utilizaron la tecnología de batería de Volta y permitieron la separación de los gases.
Casi un siglo después, en 1888, el ingeniero ruso Dmitry Lachinov desarrolló un método de síntesis industrial de hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis, y para 1902 ya había en funcionamiento más de 400 electrolizadores industriales de agua. Los primeros electrolizadores utilizaban soluciones alcalinas acuosas como electrolitos, tecnología que persiste hasta el día de hoy.
¿Qué elementos obtenemos?
La electrólisis del agua es una tecnología bien establecida que se ha empleado durante casi un siglo para diversas aplicaciones en la industria. A través de esta técnica se busca obtener:
- Hidrógeno. Se utiliza como combustible y para hacer amoníaco.
- Cloro. Usado para esterilizar los suministros de agua y para fabricar lejía y ácido clorhídrico.
- Sodio. El hidróxido de sodio se usa para fabricar jabón, papel y lejía.
Técnicas de electrólisis del agua
Existen diferentes tecnologías de electrólisis del agua y, como ha ido progresando significativamente en los últimos años, se espera que juegue un papel importante en la llamada economía del “hidrógeno verde” esto es aquel para cuya generación se utiliza energía eléctrica de fuentes renovables.
Como mencionamos anteriormente, la electrólisis del agua se basa en la aplicación de una corriente eléctrica a través de un ánodo y un cátodo insertados en el electrolito para proporcionar la energía necesaria para romper el enlace de hidrógeno y oxígeno. Si bien la base es la misma, se pueden utilizar diferentes técnicas de electrólisis, según el método de transporte de iones o el tipo de electrolito adoptado. Algunos ejemplos son:
Voltámetro de Hofmann
Se utiliza a menudo a pequeña escala. Consta de tres cilindros verticales unidos. El que se ubica en el interior está abierto en la parte superior para permitir la entrada de agua. Se coloca un electrodo de platino en la parte de abajo de cada uno de los cilindros laterales, conectado a los terminales positivo y negativo de una fuente de electricidad. Cuando la corriente pasa a través del voltámetro, se forma oxígeno gaseoso en el ánodo e hidrógeno gaseoso en el cátodo.
Electrólisis a alta presión
Es la electrólisis del agua realizada a presiones superiores a la ambiental. Así, la energía eléctrica es la fuerza motriz de la descomposición del agua para producir oxígeno e hidrógeno.
Electrólisis industrial
Utiliza placas de platino complejas o panales como electrodos. El gas hidrógeno generalmente se crea y recolecta en el sitio para su uso en otros procesos químicos, aunque en el caso de las refinerías tiene más sentido producirlo a partir de gas natural. También se puede producir como subproducto, por ejemplo, en la electrólisis de salmuera.
Energía verde
Actualmente, el 95% de la producción mundial de hidrógeno se basa en materiales fósiles, lo que provoca importantes emisiones de dióxido de carbono. Sin embargo, el hidrógeno también se puede producir mediante electrólisis sin consecuencias ambientales negativas y, dependiendo de la fuente de electricidad utilizada, generar cero emisiones de gases de efecto invernadero.
La electrólisis del agua se considera un proceso clave que puede utilizarse para la producción de hidrógeno de alta pureza a partir de agua y fuentes de energía renovables. Se espera que, en un futuro próximo, los electrolizadores de agua ocupen un lugar cada vez más destacado para la producción descentralizada de hidrógeno. Por ejemplo, en las estaciones de abastecimiento de combustible.
Promesas de futuro
A medida que el precio de la electricidad renovable disminuye, la producción de hidrógeno a través de la electrólisis del agua está cobrando impulso a nivel mundial como una forma de hacer que nuestros sistemas energéticos sean más sostenibles. Este método de obtención de energía tiene el potencial de abordar problemas actuales como el aumento de la demanda energética y el agotamiento de los combustibles fósiles, de una forma económicamente accesible. Además, la división electroquímica del agua podría producir hidrógeno de manera sostenible al transformar la energía eléctrica. ¿Cómo? A partir de recursos renovables intermitentes, como la energía solar y la eólica, sirviendo el hidrógeno por tanto de combustible almacenable que permite equilibrar la variabilidad de la producción eólica y solar.
La demanda de agua de alta pureza para la electrólisis y la amplia disponibilidad de agua de mar han llevado a importantes esfuerzos de investigación en el desarrollo de tecnologías que utilicen agua salada para la producción de hidrógeno. Este es el reto más grande al que se enfrenta, y por lo tanto, el freno más importante. Sin embargo, una vez estos esfuerzos obtengan sus frutos, la electrólisis del agua puede revolucionar por completo la demanda energética como la conocemos hoy en día.
Sostenibilidad y agua
Os preguntaréis qué tiene que ver esta entrada sobre la electrólisis industrial del agua con el agua mineral natural pero para nosotros tiene todo que ver, pues en Peñaclara la sostenibilidad está presente en todas nuestras políticas, nuestras decisiones y nuestro día a día. Y usamos nuestro poder comunicativo para poner en relevancia el potencial de este recurso natural limitado: la electrólisis del agua es el ejemplo perfecto del poder del agua, en todas sus formas y condiciones, para cambiar el mundo y moverlo hacia la sostenibilidad.
