El método de preparación principal para los generadores de hidrógeno-oxígeno es la electrólisis del agua. Su principio de funcionamiento implica el uso de corriente directa de bajo-voltaje para electrolizar agua (H2O) y generar una mezcla de hidrógeno y oxígeno (es decir, gas browniano). Este proceso generalmente se lleva a cabo en una celda electrolítica que contiene electrolitos como hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH) y consta de un módulo de potencia, una celda electrolítica, un sistema de separación de gas-líquido y un dispositivo de control de seguridad.
La electrólisis del agua para la producción de hidrógeno incluye principalmente electrólisis alcalina (AE), electrólisis de membrana de intercambio de protones (PEME) y electrólisis de óxido sólido (SOE). Entre ellas, la tecnología SOE utiliza electrólisis de vapor, funciona a altas temperaturas y, en teoría, tiene la mayor eficiencia energética, pero esta tecnología aún se encuentra en la etapa de investigación y desarrollo de laboratorio.
En mi país, la aplicación industrial de la tecnología de electrólisis del agua se caracteriza por la AE como método principal y la PEME como método complementario. Mi país posee una participación importante en el mercado mundial de equipos de producción de hidrógeno por electrólisis alcalina (AE). Dado que se espera que la electrólisis del agua basada en energías renovables-para la producción de hidrógeno se convierta en el método principal en el futuro, la tecnología de producción de hidrógeno por electrólisis del agua alcalina se está desarrollando gradualmente hacia mayores capacidades. Actualmente se están desarrollando equipos de producción de hidrógeno PEME de nivel MW- y se espera que se lancen al mercado dentro de 1 o 2 años.
En cuanto a la tecnología de producción de hidrógeno AE, la atención se centra en el desarrollo de electrodos catalíticos altamente activos y de larga duración-de evolución de hidrógeno y oxígeno, nuevas membranas de alta-resistencia a los gases-, baja-resistencia y respetuosas con el medio ambiente; optimizar el diseño de la estructura del campo de flujo de electrolizadores; y desarrollar-electrolizadores de brecha cero, equipos de producción de hidrógeno de alta-presión y sistemas de producción de hidrógeno de energía renovable-a gran escala. En cuanto a la tecnología de producción de hidrógeno PEME, la atención se centra en el desarrollo de catalizadores de alto-rendimiento y de bajo-metal precioso-, electrodos de membrana de alta-durabilidad y membranas de intercambio de protones de producción nacional; e investigando tecnologías de integración de sistemas a nivel de MW-y gestión térmica de gas-. Durante el período del 14.º Plan Quinquenal-, la atención se centrará en promover la demostración y aplicación de la tecnología de producción de hidrógeno AE de gran-capacidad, centrándose en abordar desafíos clave en la tecnología de producción de hidrógeno PEME y fortalecer la aplicación integrada de las dos tecnologías y la demostración de sistemas de electro-hidrógeno.
La electrólisis del agua para la producción de hidrógeno tiene una larga historia, realizada por primera vez en 1800, y el primer electrolizador industrial apareció en 1902. Los hitos clave en el desarrollo tecnológico moderno incluyen: la mejora de DuPont de las membranas de intercambio de protones en 1962; la introducción por parte de NEL de electrolizadores alcalinos de membrana sin-asbesto en 1988; y el desarrollo de la tecnología de electrolizadores PEM hacia productos energéticos de nivel MW-desde el siglo XXI.