Estudio de la eficiencia y estabilidad de la producción de hidrógeno a partir de agua de mar usando un electrolizador

La producción de hidrógeno a partir de la electrólisis del agua está adquiriendo más protagonismo ante la creciente preocupación por el cambio climático y la búsqueda de alternativas energéticas sostenibles. El uso de la metodología electroquímica presume de ser limpia, sostenible y barata si se acopla con el uso de energías renovables. El presente trabajo de fin de grado (TFG) navega sobre los diferentes desafíos y avances de la tecnología basada en los materiales electrocatalíticos y los diseños de los reactores electroquímicos. Este TFG explora la viabilidad de llevar a cabo una electrólisis usando agua marina, ya que generalmente la electrólisis se realiza con agua dulce lo que supone una limitación importante a la hora de producir hidrógeno aprovechándose del poder del océano, En este sentido, el empleo de agua de mar implica desafíos técnicos y medioambientales, como los problemas ocasionados por la corrosión de los electrodos o las concentraciones de metales pesados remanentes en el electrolito tras el proceso electrolítico. Por ello, este TFG evalúa el rendimiento de distintos electrodos basados en (Ni, Nb, Zr, TiC, TiN, Ni modificado con TiC, Ni modificado con TiN), mediante técnicas de ciclovoltametría y cronoamperometría, además de estudiar el efecto del tipo de electrolito utilizado ( basados en KOH) en la eficiencia del proceso de generación de hidrógeno comparando los potenciales de electrodo. Además, se han evaluado los efectos de la corrosión sufrida en los electrodos mediante técnicas de microscopía electrónica de barrido y la determinación de análisis de Ni en la disolución salina usando la técnica de ICP. Desde un punto de vista más ingenieril, el TFG evalúa la viabilidad del uso de un reactor electrolítico construido mediante técnicas de diseño e impresión 3D. Consecuentemente, la generación electroquímica de hidrógeno de agua marina a un pH 13,7 se ha realizado usando un reactor filtro prensa con división de compartimentos de zero gap utilizando una malla de Ni de dimensiones de 5x5 cm a una densidad de corriente de 10 mA/cm2 y un electrolito basado en agua marina basificada con KOH 1 M. De acuerdo con los resultados obtenidos, la electrólisis con agua de mar es técnicamente viable, usando como electrodo la malla de níquel como electrodo catódico. Bajo dichas condiciones la velocidad de producción de hidrógeno ha sido de 110 mL/h. Finalmente la construcción del reactor electroquímico mediante impresión 3D, ha sido una técnica sostenible y rápida, aunque es necesario abordar los desafíos de la vida útil de los electrodos y de los materiales del reactor electroquímico para asegurar la sostenibilidad de la generación electroquímica de hidrógeno usando agua del océano.