La producción de hidrógeno es una tecnología clave para la transición energética y los procesos industriales, sobre todo en las industrias química, energética y automovilística. El agua de gran pureza es un requisito previo esencial para muchos procesos de producción de hidrógeno, como la electrólisis, que es uno de los métodos más eficientes y sostenibles. La calidad del agua utilizada influye decisivamente en la eficacia, la vida útil y la seguridad operativa de los sistemas. El agua ultrapura y el agua totalmente desmineralizada (agua desmineralizada) cumplen los exigentes requisitos de estos procesos.

Importancia de la calidad del agua en la producción de hidrógeno

Durante la producción de hidrógeno, en particular mediante electrólisis, el agua se descompone en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂). La pureza del agua utilizada es crucial, ya que las impurezas pueden provocar corrosión, incrustaciones o daños en las membranas de las células de electrólisis.

Requisitos de calidad del agua

1. Agua ultrapura para electrólisis:

   • Leitfähigkeit: Extrem niedrige Werte (< 0,1 µS/cm), um elektrische Kurzschlüsse und Ablagerungen in den Elektroden oder Membranen zu verhindern.
   • Compuestos orgánicos: Prácticamente sin impurezas orgánicas, ya que éstas pueden interferir en la eficacia de la electrólisis.
   • Sin partículas: las partículas en suspensión y los coloides deben eliminarse por completo para evitar daños mecánicos en los sistemas.
   • Concentración de iones: Sin iones disueltos, como sodio, cloruro o sulfato, ya que pueden provocar corrosión.

2. Agua desmineralizada para procesos técnicos:
   El agua desmineralizada es menos pura que el agua ultrapura, pero cumple los requisitos de los procesos de producción de hidrógeno menos críticos o de los sistemas de apoyo, como los generadores de vapor.

   • Conductividad: Inferior a 20 µS/cm.
   • Sin dureza: No contiene iones de calcio ni de magnesio que impidan la formación de depósitos.

Tratamiento del agua para la producción de hidrógeno: Perspectivas y tecnologías

El tratamiento del agua para la producción de hidrógeno requiere tecnologías muy desarrolladas para cumplir los requisitos de calidad del agua ultrapura y del agua desmineralizada. La elección del proceso depende en gran medida del origen del agua a tratar. Mientras que el agua de pozo suele estar contaminada con altos niveles de componentes de dureza, hierro o manganeso, el agua municipal suele tener una calidad básica normalizada, pero a menudo contiene cloro y compuestos orgánicos que es necesario eliminar. Ambas fuentes de agua requieren procesos de tratamiento personalizados para garantizar la eficacia de la producción de hidrógeno.

1. tratamiento previo

El pretratamiento es crucial para proteger de la contaminación las fases de tratamiento posteriores y garantizar una calidad constante del agua. Se adapta a la contaminación específica del agua bruta.

Origen del agua y requisitos específicos

• Agua de pozo:
  • Aumento frecuente de las concentraciones de hierro, manganeso y componentes de dureza.
  • Posible turbidez debida a partículas coloidales o contaminación microbiológica.
  • Requiere etapas adicionales como desferrización, desmanganización o precipitación y floculación.
• Agua municipal:
  • El cloro y los subproductos de la desinfección deben eliminarse, ya que pueden dañar las membranas y las resinas de intercambio iónico.
  • Los compuestos orgánicos y las sustancias olorosas plantean un reto.
  • Los filtros de carbón activado desempeñan un papel fundamental.

Procesos típicos de pretratamiento

• Filtro multicapa:
  Elimina sólidos en suspensión, partículas e impurezas gruesas. La estratificación de arena de cuarzo, antracita y grava retiene eficazmente partículas de distintos tamaños.
• Filtros de carbón activo:
  Adsorben cloro, compuestos orgánicos y olores. El carbón activo protege las membranas aguas abajo de daños químicos.
• Precipitación y floculación:
  Las partículas coloidales, los fosfatos o los metales disueltos se convierten en partículas sólidas mediante reacciones químicas, que luego se eliminan por sedimentación o filtración.