La electrólisis se compone de tres niveles de arquitecturas: la celda, la batería y la unidad de producción. La celda del electrolizador consta de dos electrodos metálicos conductores (ánodo y cátodo), conectados a un generador de corriente continua y separados por un electrolito que puede ser una solución acuosa o una membrana.
Ensambladas entre sí, las celdas forman pilas, a menudo producidas en serie, que, completadas con equipos auxiliares (controles eléctricos, tratamiento de agua, tuberías, compresor, etc.), forman las unidades de producción de electrólisis.
En uso desde principios del siglo XX, en particular para la producción de amoniaco y cloro, los electrolizadores alcalinos son los más maduros. En ausencia de materiales valiosos, los costes de inversión son relativamente limitados. A pesar de los avances en reactividad y producción presurizada, la alcalina ofrece menos flexibilidad que sus alternativas, unas perspectivas más limitadas de reducción de costes y requiere más mantenimiento.
La technologie PEM a été développée dans les années 60 en réaction aux limites opérationnelles des électrolyseurs alcalins, notamment leur taille, et au problème du recyclage de potasse. Très flexibles et compacts, les PEM réduisent également les coûts de maintenance. Plus coûteux que les alcalins, les PEM vont bénéficier d’effets d’échelle, de la massification de la production et d’amélioration de la connaissance pour gagner en compétitivité et notamment pour améliorer l’usage des métaux précieux et accroître la durée de vie des piles d’électrolyse.
En présence de source de chaleur, une partie des besoins énergétiques de la réaction est apportée par la vapeur d’eau. Utilisant la céramique comme électrolyse, les SOEC permettent de réduire les coûts d’investissements, ouvrent la possibilité de la co-électrolyse de l’eau et du CO2 pour la production d’électro-carburant, ainsi qu’une utilisation en mode inversé pour produire de l’électricité. Les SOEC souffrent cependant d’une durée de vie encore très limitée et doivent démontrer leur capacité à offrir une solution commerciale.
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