como funciona?
como células de combustível, os eletrolizadores consistem em um ânodo e um cátodo separados por um eletrólito. Diferentes eletrolizadores funcionam de maneiras ligeiramente diferentes, principalmente devido ao tipo diferente de material eletrolítico envolvido.electrólitos de membrana electrolítica polimérica num electrólito de membrana electrolítica polimérica (PEM), o electrólito é um material plástico sólido especializado.
- A água reage no ânodo formando íons de hidrogênio positivamente carregados (prótons).,
- os elétrons fluem através de um circuito externo e os íons hidrogênio se movem seletivamente através do PEM para o cátodo.no cátodo, íons hidrogênio se combinam com elétrons do circuito externo para formar hidrogênio gasoso. Ânodo de Reação: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e – Reação do Cátodo: 4H+ + 4e- → 2H2
Alcalina Electrolyzers
Alcalina electrolyzers operar via de transporte de iões de hidróxido (OH -), através do eletrólito do cátodo para o ânodo com hidrogénio gerado no lado do cátodo., Eletrolizadores usando uma solução alcalina líquida de hidróxido de sódio ou potássio como o eletrólito têm sido comercialmente disponíveis por muitos anos. Abordagens mais recentes usando membranas sólidas de troca alcalina como o eletrólito estão mostrando promessa na escala de laboratório.Electrolisadores de óxido sólido que utilizam um material cerâmico sólido como electrólito que conduz selectivamente iões de oxigénio carregados negativamente (O2-) a temperaturas elevadas, geram hidrogénio de uma forma ligeiramente diferente.,
- água no cátodo combina-se com elétrons do circuito externo para formar gás hidrogênio e íons de oxigênio carregados negativamente.os íons de oxigênio passam através da membrana cerâmica sólida e reagem no ânodo para formar gás oxigênio e gerar elétrons para o circuito externo.os electralizadores de óxido sólido devem funcionar a temperaturas suficientemente elevadas para que as membranas de óxido sólido funcionem correctamente (cerca de 700°-800°C, em comparação com os electralizadores de óxido sólido, que funcionam a 70°-90°C, e os electralizadores comerciais alcalinos, que funcionam a 100° – 150°C)., Os eletralizadores de óxido sólido podem efetivamente usar o calor disponível a estas temperaturas elevadas (de várias fontes, incluindo a energia nuclear) para diminuir a quantidade de energia elétrica necessária para produzir hidrogênio a partir da água.por que esta via está a ser considerada?
o hidrogénio produzido por electrólise pode resultar em emissões de gases com efeito de estufa nulas, dependendo da fonte de electricidade utilizada., A fonte da electricidade necessária—incluindo o seu custo e eficiência, bem como as emissões resultantes da produção de electricidade—deve ser considerada na avaliação dos benefícios e da viabilidade económica da produção de hidrogénio através da electrólise. Em muitas regiões do país, a rede elétrica de hoje não é ideal para fornecer a eletricidade necessária para a eletrólise por causa dos gases de efeito estufa liberados e a quantidade de combustível necessária devido à baixa eficiência do processo de geração de eletricidade., A produção de hidrogénio por electrólise está a ser prosseguida no que respeita às opções de energias renováveis (eólica) e nucleares. Estas vias resultam em emissões praticamente nulas de gases com efeito de estufa e critérios de emissão de poluentes.
potencial para sinergia com a geração de energia renovável a produção de hidrogênio via eletrólise pode oferecer oportunidades de sinergia com a geração de energia variável, que é característica de algumas tecnologias de energia renovável. Por exemplo, embora o custo da energia eólica tenha continuado a cair, a variabilidade inerente do vento é um impedimento para o uso efetivo da energia eólica., O combustível para hidrogénio e a produção de energia eléctrica poderiam ser integrados num parque eólico, permitindo flexibilidade para deslocar a produção para melhor corresponder à disponibilidade de recursos com as necessidades operacionais do sistema e os factores de mercado. Além disso, em tempos de produção excessiva de eletricidade a partir de parques eólicos, em vez de reduzir a eletricidade como é comumente feito, é possível usar esse excesso de eletricidade para produzir hidrogênio através de eletrólise.é importante notar…,
- a eletricidade da rede de hoje não é a fonte ideal de eletricidade para eletrólise, porque a maior parte da eletricidade é gerada usando tecnologias que resultam em emissões de gases de efeito estufa e são intensivos em energia. A geração de eletricidade utilizando tecnologias de energia renovável ou nuclear, separadas da rede, ou como uma porção crescente do mix de rede, é uma opção possível para superar essas limitações para a produção de hidrogênio por eletrólise.
= = ligações externas = = , Department of Energy and others continue efforts to bring down the cost of renewable-based electricity production and develop more efficient coal-based electricity production with carbon capture, utilization, and storage. A produção de energia eólica, por exemplo, está a crescer rapidamente nos Estados Unidos e a nível mundial.
A investigação centra-se na superação dos desafios
- educing the capital cost of the electrolyzer unit and the balance of the system, and improving energy efficiency for converting electricity to hydrogen.,integração da compressão no eletrólito para evitar o custo de um compressor de hidrogênio separado necessário para aumentar a pressão de armazenamento de hidrogênio.
- a eletricidade da rede de hoje não é a fonte ideal de eletricidade para eletrólise, porque a maior parte da eletricidade é gerada usando tecnologias que resultam em emissões de gases de efeito estufa e são intensivos em energia. A geração de eletricidade utilizando tecnologias de energia renovável ou nuclear, separadas da rede, ou como uma porção crescente do mix de rede, é uma opção possível para superar essas limitações para a produção de hidrogênio por eletrólise.
