Condiciones de operación de un reactor de laboratorio para generar hidrogeno por medio de electrolisis de agua con pH básico

Abstract

The search for efficient green hydrogen production through basic water electrolysis (AWE) is a key aspect of the clean energy transition. The hydrogen evolution reaction (HER) in basic media is fundamental to this process, and the performance of the electrocatalysts is a determining factor for overall efficiency. The operating principle of AWE involves the conduction of ions through a liquid electrolyte between two electrodes. Water is the most abundant hydrogencontaining compound on Earth, and for HER, it is necessary to acidify it or increase its pH. Given that, during the final washing stage of biodiesel production (an alternative fuel), the basic homogeneous process generates water with a high pH as a byproduct, which causes costs and difficulties in its treatment and disposal, this project proposes to valorize this water by using it as a raw material to generate green hydrogen, utilizing solar and wind energy as renewable energy sources. The disadvantages are their low current densities and the inability to operate with intermittent renewable energy sources and slow kinetic energy. These limitations are associated with early versions of atmospheric electrolyzers designed for continuous operation in industrial sites with stable and inexpensive electricity sources. This review summarizes the effect of some of the factors involved in the HER (Energy Reduction Efficiency), including electrode material, electrical potential, sodium hydroxide concentration in the solution, and solution temperature, as well as the effect of some proposed catalysts, considering HER time and energy expenditure as response factors.

La búsqueda de una producción eficiente de hidrógeno verde mediante la electrólisis de agua con pH básico (AWE) es un aspecto importante de la transición a las energías limpias. La reacción de evolución del hidrógeno (HER) en medios básicos es fundamental para este proceso, y el rendimiento de los electrocatalizadores es un factor determinante para la eficiencia general. El principio operativo de las AWE implica la conducción de iones a través de un electrolito líquido entre dos electrodos. El agua es el compuesto que contiene hidrógeno de forma abundante en la Tierra, y para la HER es necesario acidificarla o aumentar el pH. Aprovechando que, durante el lavado final en la elaboración de biodiesel (combustible alterno), por la vía homogénea básica se generan como residuo aguas con pH elevado, que provocan gastos y dificultades para su tratamiento y desecho, se propone valorizar estas aguas utilizándolas como materia prima para generar hidrógeno verde, utilizando energías solar y eólica como fuentes de energía renovable. Las desventajas son sus bajas densidades de corriente y la imposibilidad de operar con energías renovables intermitentes, fuentes de energía y cinética lenta. Estas limitaciones están asociadas con las primeras versiones de electrolizadores atmosféricos diseñados para operación continua en sitios industriales con fuentes de electricidad estables y económicas. Esta revisión resume el efecto de alguno de los factores que intervienen durante la HER, incluidos el material de los electrodos, el potencial eléctrico, la concentración de hidróxido de sodio en la solución y la temperatura de la solución, así mismo el efecto de algunos catalizadores propuestos, teniendo como factores de respuesta el tiempo para la HER y el gasto energético.