1. Avance tecnológico: China lidera un nuevo paradigma en la electrólisis directa de agua de mar
Recientemente, se celebró con éxito en la Universidad de Shenzhen la reunión de inicio del proyecto clave de I+D de la provincia de Guangdong "Tecnología y equipos de electrólisis de agua de mar sin desalinización para producción de hidrógeno en módulos divididos", dentro de la categoría "Almacenamiento de energía y energía nueva". El proyecto se centrará en desarrollar tecnologías y equipos centrales para la producción de hidrógeno directo de agua de mar altamente eficiente, compatible y estable. Su objetivo es crear el primer sistema de electrólisis de agua de mar sin desalinización del mundo con capacidad de 110 Nm³/h, estableciendo una ruta de desarrollo desde el laboratorio hasta la fábrica y liderando el sector del hidrógeno verde marino.
El informe World Energy Outlook 2024 de la AIE predice que la demanda global de petróleo alcanzará su punto máximo para 2030, mientras que las aplicaciones de hidrógeno en transporte marítimo y aviación podrían acelerar la reducción de la demanda de petróleo.
2. Despliegue tecnológico global y avances en proyectos por países principales
1. Europa:Tecnología AEM y demostraciones de escalado de energía eólica marina
El proyecto SEA4VOLT de la UE desarrolla electrolizadores de membrana de intercambio aniónico (AEM) para electrólisis directa de agua de mar sin pretratamiento, utilizando catalizadores no metálicos preciosos y membranas libres de flúor para reducir los costes del hidrógeno verde. El proyecto NortH2 de Alemania planea construir un sistema eólico marino-hidrógeno de 10 GW para 2040, produciendo 1 millón de toneladas de hidrógeno verde anuales, con su subproyecto AquaPrimus lanzando un piloto de 28 MW en 2025. El proyecto holandés PosHYdon combina energía eólica marina con desalinización para producción de hidrógeno (13,000 ton/año), aunque depende de costosos pretratamientos.
2. EE.UU.:Exploración de materiales tolerantes a la sal y aplicaciones de escalado
La investigación estadounidense se centra en materiales de electrodos resistentes al cloro y tecnologías de membrana. Un equipo de la Universidad de Houston propuso en Nature Reviews mejorar la estabilidad de catalizadores mediante capas protectoras y dopaje con heteroátomos, mientras explora electrólisis híbrida (ej. oxidación orgánica reemplazando la evolución de oxígeno) para reducir reacciones secundarias. Empresas como Bloom Energy están probando el rendimiento de electrolizadores de óxido sólido (SOEC) en entornos de alta salinidad, aunque la comercialización sigue siendo lenta.
3. Japón:Estrategia de Hidrógeno que Impulsa la Integración Tecnológica
La Ley de Promoción de la Sociedad del Hidrógeno de Japón invierte 15 billones de yenes en cadenas de suministro de hidrógeno, colaborando con Siemens Energy en electrólisis PEM, aunque los proyectos con agua de mar aún utilizan principalmente pretratamiento de desalinización. Su proyecto JIDAI tiene como objetivo construir una plataforma flotante de hidrógeno en alta mar en Hokkaido para 2030, combinando producción eólica con almacenamiento/transporte de hidrógeno líquido, con costos objetivo de 20 yenes/Nm³ (~1,3 yuanes/m³).
4. Australia y Singapur: Colaboración Internacional en Tecnología de Producción de Hidrógeno de Nuevo Tipo
El proyecto "División Termofototérmica-Plasma de Agua de Mar para Producción de Hidrógeno", una colaboración entre Australia y la Universidad Nacional de Singapur, recibió financiamiento del gobierno australiano. Aprovecha los efectos sinérgicos de los procesos fototérmicos para mejorar la eficiencia en la producción de hidrógeno, con el objetivo de reducir la dependencia de catalizadores de metales preciosos. Al integrar resonadores de plasma y nanomateriales, esta tecnología promete lograr producción de hidrógeno a bajo costo en zonas marinas.
III. Vías Técnicas y Comparación de Costos
La producción de hidrógeno a partir de agua de mar a nivel global sigue principalmente dos rutas técnicas principales:
1. Electrólisis Directa de Agua de Mar: Representada por la tecnología desarrollada por el equipo de Xie Heping de China, este método no requiere pretratamiento y ofrece ventajas significativas de costo. Cuando los precios de la electricidad eólica marina caen por debajo de 0,11 USD/kWh, el costo de producción de hidrógeno puede reducirse a 15,89 USD/kg. Para 2030, se proyecta que el costo en China caiga por debajo de 15 USD/kg, alcanzando un umbral competitivo con el hidrógeno gris.
2. Desalinización Seguida de Electrólisis: Aunque maduro, este enfoque incurre en costos más altos. El proyecto PosHYdon de los Países Bajos produce hidrógeno a aproximadamente 3,5 USD/kg, mientras que el proyecto TractebelOverdick de Alemania, que depende de desalinización por ósmosis inversa, reporta costos alrededor de 4 USD/kg.
IV. Desafíos y Direcciones Futuras
1. Desafíos Técnicos Actuales
Durabilidad de Materiales: Aún se necesita optimización para la corrosión por Cl⁻ y la precipitación de Ca²⁺/Mg²⁺ durante operaciones prolongadas. Los equipos chinos han logrado controlar las tasas de corrosión en 0,01 mm/año mediante tecnología de recubrimiento de placas bipolares.
Optimización de costos: Los costos de electricidad verde deben caer por debajo de $0,2/kWh para permitir la comercialización a gran escala. China se acerca progresivamente a este objetivo mediante la integración de energía fotovoltaica con almacenamiento y la localización de equipos.
Normas y seguridad: La Organización Internacional de Normalización (ISO) está desarrollando regulaciones de seguridad para plataformas de producción de hidrógeno en alta mar. Los Requisitos Técnicos para Sistemas de Electrólisis Directa de Agua de Mar, liderados por China, se espera que sean publicados para 2026.
2. Tendencias de desarrollo futuro
Expansión de aplicaciones: El hidrógeno verde se integrará con productos químicos como amoníaco sintético y metanol, formando una cadena industrial completa que abarca "producción-almacenamiento-utilización".
Colaboración internacional: Los proyectos transfronterizos acelerarán la transferencia tecnológica y el reconocimiento mutuo de estándares.
La tecnología de producción de hidrógeno a partir de agua de mar está pasando del laboratorio a la industrialización, con los avances de China ofreciendo una "solución china" para la transición energética global. La innovación sostenida en materiales y el apoyo político están preparados para convertir al hidrógeno derivado del agua de mar en una tecnología de suministro de hidrógeno verde dominante después de 2030, transformando el panorama energético mundial.
