Resumen de Study on the production of hydrogen through the electrolysis of seawater in a sustainable marine context
Rafael Federico d'Amore Domenech
La presente tesis tiene como propósito incrementar el conocimiento acerca de la producción de hidrógeno en el ámbito marítimo a partir de la electrólisis del agua de origen marino.
Aunque la tesis se centra en la parte de producción hidrógeno más que en su uso, toca ambas partes, ya que la producción del hidrógeno carece de sentido económico si no queda claro que su posterior uso vaya a ser rentable. Muchos trabajos se han realizado en este sentido, pero aún quedan muchas incógnitas pendientes. De ahí la necesidad de investigar en este área.
La tesis primero analiza el hidrógeno como vector energético para transmisión de potencia a gran escala por vía marítima, desvelando por primera vez en qué condiciones del panorama actual es más rentable la exportación de potencia mediante hidrógeno que mediante cables eléctricos submarinos. Todo ello sin considerar ningún tipo de subsidio.
Aunque hay mucho recorrido y bastantes artículos científicos publicados acerca de la electrólisis del agua en tierra, hay poca experiencia disponible para su consulta acerca de su uso en el ámbito marítimo. La tesis también evalúa bajo una perspectiva multicriterio, qué tecnología de electrólisis es más apta para operar en un contexto marino sostenible, considerando aspectos económicos, sociales y medioambientales, y posibles mecanismos de fallo por operar con agua de origen marino, la cual contiene mayor concentración de impurezas. Entre las tecnologías analizadas se incluyen: la electrolisis directa del agua de mar, la electrólisis de electrolito alcalino, la electrólisis de electrolito polimérico y la electrólisis de electrolito de óxido sólido. Como resultado del estudio multicriterio se obtiene que las mejores tecnologías son la de electrolito polimérico y la de electrolito alcalino.
Tras haber identificado que la electrólisis de electrolito alcalino posee unas características que económicamente la hacen atractiva, incluyendo su bajo coste de adquisición y su larga vida, la tesis explora de forma experimental de qué forma le afecta a un electrolizador alcalino operar durante periodos prolongados con agua destilada de primera destilación de agua de mar. Mediante ensayos experimentales se ha podido observar que la acumulación de impurezas en el electrolito supone una pérdida de eficiencia que a su vez se traduce en pérdidas monetarias. Aunque hay variedad de estrategias en la gestión del electrolito contaminado por las impurezas, esta tesis explora la reposición completa del electrolito deteriorado. Las pérdidas monetarias procedentes de esa pérdida de eficiencia afectan en la vida económica del electrolito, acortándola cuanto mayores sean las pérdidas monetarias. Con los resultados experimentales de la degradación del electrolito, se ha visto mediante un caso de estudio que la estrategia de realizar una única destilación al agua de mar no es económicamente rentable en el contexto actual. Esto invita a explorar diferentes combinaciones de métodos de purificación de agua y de gestión del deterioro del electrolito.
De forma paralela, en esta tesis se ha iniciado el diseño de un proceso de fabricación de electrolito alcalino a partir de la salmuera rechazada en de la desalación previa a la electrólisis del agua, que únicamente requiera potencia eléctrica. Con esto se pretende explorar bajo qué circunstancias es más conveniente fabricar el electrolito alcalino in situ en una instalación offshore a realizar su importación de forma periódica para reponer el electrolito deteriorado. Con los ensayos realizados con un primer prototipo a escala de laboratorio se ha podido comprobar de forma exitosa que es posible producir sosa cáustica a partir de salmuera marina sin la necesidad de ningún químico externo. En trabajos futuros se rediseñará dicho prototipo para aumentar su durabilidad y sus capacidades de cara a la operación a temperaturas por encima a la del ambiente.
