Refractometría mejora electrólisis de hidrógeno

En el ámbito de la producción de hidrógeno verde, la electrólisis del agua se posiciona como una alternativa clave para la descarbonización energética. Sin embargo, el rendimiento y la durabilidad de los electrolizadores dependen en gran medida de la estabilidad de sus componentes y del control preciso de los parámetros de proceso.

Para abordar estos desafíos, un consorcio formado por iChemAnalytics GmbH, Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co. KG y WHW Hillebrand desarrolló un banco de ensayos automatizado para electrolizadores alcalinos, con el objetivo de mejorar la eficiencia y la vida útil de los sistemas.

Desafíos técnicos en electrólisis alcalina
Los electrolizadores alcalinos utilizan soluciones altamente concentradas de hidróxido de potasio (KOH), típicamente entre el 15 % y el 30 %. Este electrolito es químicamente agresivo y opera en condiciones exigentes de temperatura (hasta 80 °C) y presión (hasta 5 bar).

Durante el proceso, la concentración de KOH varía a ambos lados de la membrana, afectando directamente la eficiencia de la reacción, la tensión de las celdas y el envejecimiento de los componentes. Por ello, la medición continua y precisa de la concentración es un requisito crítico.

Selección de la tecnología de medición
Las limitaciones del entorno operativo descartaron la mayoría de tecnologías convencionales. El análisis de laboratorio no permitía un control en tiempo real, mientras que otras soluciones no ofrecían la resistencia química necesaria.

En este contexto, se seleccionaron refractómetros en línea de Vaisala, capaces de operar de forma continua en soluciones corrosivas de KOH y proporcionar mediciones fiables bajo condiciones industriales.

Implementación y funcionamiento
Se instalaron dos refractómetros Vaisala PR53AC en el banco de ensayos, permitiendo la medición en tiempo real de la concentración de electrolito a ambos lados de la membrana.

La tecnología se basa en la medición del ángulo de refracción de la luz mediante una fuente LED. El sensor detecta el ángulo crítico de reflexión total, que se correlaciona directamente con la concentración del electrolito.

Estos dispositivos destacan por su inmunidad a interferencias causadas por partículas, burbujas o variaciones de color, así como por su capacidad de autolimpieza mediante sistemas de lavado con vapor o agua a alta presión.

Impacto en el desarrollo del electrolizador
La integración de medición continua permitió automatizar el banco de ensayos y mejorar el control del proceso. Esto ha facilitado la evaluación de nuevos recubrimientos de electrodos diseñados para alcanzar una vida útil superior a 80.000 horas.

Los ensayos acelerados bajo diferentes condiciones operativas han generado datos relevantes sobre el rendimiento de nuevos materiales, contribuyendo a optimizar el diseño de los electrolizadores.

Resultados y perspectivas
Los resultados iniciales, presentados en el evento ZVO Oberflächentage 2025 en Berlín, muestran mejoras significativas en el rendimiento de recubrimientos avanzados.

El banco de ensayos desarrollado permite seguir optimizando parámetros como materiales, diseño y condiciones operativas, con el objetivo de aumentar la eficiencia global del sistema.

Conclusión
La incorporación de tecnologías avanzadas de medición, como la refractometría en línea, resulta clave para el desarrollo de electrolizadores más eficientes y duraderos. Este enfoque contribuye a acelerar la adopción de soluciones basadas en hidrógeno verde y a mejorar la viabilidad industrial de procesos de baja emisión de carbono.

Editado por un periodista industrial, Lekshman Ramdas, con asistencia de IA.

www.vaisala.com