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Le ayudamos a liderar la transición hacia una energía limpia
Obtenga una producción de hidrógeno rentable y baja en carbono con la ayuda de materiales avanzados para la electrólisis del agua.
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Soluciones para la electrólisis PEM de hidrógeno ecológico
La electrólisis del agua con membranas de intercambio de protones (PEM) representa un medio muy prometedor para la producción ecológica de hidrógeno. Sin embargo, los electrolizadores PEM son caros y suelen requerir costosos catalizadores a base de iridio. La electrólisis PEM escalable y rentable para competir con el hidrógeno producido mediante reformado de metano con vapor ha permanecido durante mucho tiempo fuera de nuestro alcance.
Puede reducir los costos de sus electrolizadores PEM con la ayuda del catalizador de iridio en polvo* nanoestructurado con soporte de 3M, actualmente en desarrollo. Cada 10 gramos podrían ayudarle a producir 10 toneladas de hidrógeno al año y a evitar 100 toneladas de emisiones de CO₂ al año en comparación con el reformado con vapor. Podemos ayudarle a reducir la carga de iridio y disminuir los costos del sistema, permitiéndole cumplir los requisitos de eficiencia y vida útil del electrolizador.
Con el apoyo del Departamento de Energía de EE.UU., 3M está desarrollando este catalizador para ayudarle a superar las barreras a escala en su electrólisis PEM y encabezar la expansión de la producción de hidrógeno ecológico.
* Este es un producto experimental o de desarrollo que no ha sido introducido o comercializado para la venta general, y su formulación, características de rendimiento y otras propiedades, especificaciones (si las hubiera), disponibilidad y precios no están garantizados y están sujetos a cambios o a que el producto sea retirado sin previo aviso.
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Soluciones de conducción de fluidos para electrólisis alcalina
La electrólisis alcalina es cuestión de precisión. La temperatura, los volúmenes de flujo y la concentración de electrolito deben controlarse para maximizar la eficiencia, gestionar los costos y hacer que el hidrógeno ecológico procedente de la electrólisis alcalina sea económicamente viable. Para ello se necesitan electrolizadores alcalinos con sistemas de manipulación de fluidos confiables y precisos.
3M proporciona componentes cerámicos técnicos diseñados a medida que se utilizan en una amplia gama de aplicaciones de manipulación de fluidos. Los Cojinetes Deslizantes de Carburo de Silicio 3M™ combinan el rendimiento tribológico bajo cargas elevadas con una excelente resistencia a la corrosión y al desgaste. Son compatibles con diversos fluidos de proceso -incluidos ácidos y álcalis agresivos- y se utilizan en aplicaciones de bombas industriales y de proceso para bombas centrífugas y agitadores herméticamente sellados.
Las piezas cerámicas técnicas de 3M incluyen juntas, cojinetes y otros componentes de manipulación de fluidos que pueden personalizarse según los requisitos de su aplicación.
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El potencial de la electrólisis de óxidos sólidos
Se espera que la electrólisis de óxido sólido desempeñe un papel fundamental en la transición hacia energías limpias. Las celdas electrolíticas de óxido sólido tienen potencial para ser más eficientes energéticamente que los electrolizadores PEM o alcalinos, ayudando a permitir una producción de hidrógeno rentable y baja en carbono. Son ideales para la producción de hidrógeno a partir de energía nuclear (hidrógeno rosa) y otras aplicaciones en las que puede aprovecharse el calor residual.
Sin embargo, aún quedan obstáculos por superar antes de que la electrólisis de óxido sólido pueda alcanzar la viabilidad comercial. Los electrolizadores de óxido sólido funcionan a temperaturas elevadas, de hasta 1000 °C, lo que aumenta la degradación mecánica y química y limita su vida útil. Gestionar la tensión térmica al tiempo que se controlan los costos es un reto fundamental del diseño de electrolizadores de óxido sólido.
Líderes energéticos de todo el mundo han utilizado Fibras y Textiles Cerámicos 3M™ Nextel™ en celdas de combustible de óxido sólido para ayudar a mantener la integridad y prolongar la vida útil de las celdas. Las fibras Nextel pueden soportar temperaturas extremas y ciclos térmicos, y 3M está explorando posibles aplicaciones en electrolizadores de óxido sólido.
Electrólisis PEM en cifras
En condiciones de funcionamiento típicas de la industria, cada 10 gramos de Catalizador de Iridio Soportado Nanoestructurado en Polvo 3M™ podrían ayudarle a producir hasta 10 toneladas de hidrógeno al año mediante electrólisis de agua PEM. Esto es posible gracias a un requisito de carga de área de catalizador de 5 gramos de iridio (gˡʳ/m²) o inferior, significativamente menos que los requisitos de 20 - 25 gˡʳ/m² de otros catalizadores.
En pruebas de laboratorio, una carga de 5 gˡʳ/m² cumple los requisitos de durabilidad representativos de la industria, con tasas de decaimiento inferiores a 3 mV por 1000 horas a densidades de corriente de hasta 10 A/cm² y una temperatura de funcionamiento de 80°C.
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* Este es un producto experimental o de desarrollo que no ha sido introducido o comercializado para la venta general, y su formulación, características de rendimiento y otras propiedades, especificaciones (si las hubiera), disponibilidad y precios no están garantizados y están sujetos a cambios o a que el producto sea retirado sin previo aviso.
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La producción ecológica de hidrógeno y el futuro de la descarbonización
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El hidrógeno ecológico es hidrógeno producido sin liberar emisiones operativas de carbono, mediante electrólisis del agua alimentada por energías renovables. El hidrógeno ecológico ofrece soluciones energéticas para sectores como la siderurgia y el transporte de larga distancia que, de otro modo, serían difíciles de descarbonizar.
En la actualidad, alrededor del 95% de todo el hidrógeno se produce a partir de gas natural.¹ Sin embargo, se prevé que el mercado del hidrógeno ecológico crezca rápidamente: de $1830 millones de dólares en 2021 a $89,200 millones de dólares en 2030.² El Catalizador de Iridio Soportado Nanoestructurado en Polvo 3M™ puede ayudarle a controlar sus costos y a superar potencialmente las barreras existentes desde hace tiempo para la expansión de la producción de hidrógeno ecológico. Consulte el Informe de Impacto Global de 3M 2023 (p. 92) (PDF en inglés, 10,18 MB) para obtener más información sobre nuestras tecnologías climáticas y energéticas.
Aprovechando nuestro espectro de plataformas tecnológicas, 3M está explorando oportunidades para ayudar a los clientes a resolver sus problemas de descarbonización en todo el mundo. Nuestros adhesivos y sellantes líderes en el sector están diseñados para ayudar a nuestros clientes a satisfacer sus necesidades precisas de diseño.
También estamos aplicando nuestra experiencia en tecnologías de separación por membranas a aplicaciones de separación de energías con bajas emisiones de carbono. Las separaciones por membrana tienen un gran potencial para ayudar a mejorar y ampliar las tecnologías emergentes de descarbonización, como la producción de combustibles renovables y la captura de carbono.
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¹Oficina de Tecnologías de Hidrógeno y Celdas de Combustible. "Conceptos básicos sobre el combustible de hidrógeno". Energy.gov. Consultado el 28 de julio de 2023. https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-fuel-basics.
²Investigación precedente. "Green Hydrogen Market Size to Surpass US$ 89.18 Bn by 2030". GlobeNewswire News Room, 11 de enero de 2022. https://www.globenewswire.com/news-release/2022/01/11/2364715/0/en/Green-Hydrogen-Market-Size-to-Surpass-US-89-18-Bn-by-2030.html.
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