Energetic assessment of high-pressure PEM electrolyzers for the production of hydrogen at 900 bar for Hydrogen Refueling Stations

Abstract

Los electrolizadores cuando trabajan a presión presentan un aumento de la energía específica necesaria para disociar el agua en hidrógeno y oxígeno. Sin embargo, se espera que se produzca un ahorro en términos globales de planta en la producción de hidrógeno a altas presiones debido al ahorro energético obtenido en las subsiguientes etapas de compresión del hidrógeno gaseoso. En un contexto en el que se prevé que el estándar de las estaciones de servicio de hidrógeno para aplicaciones móviles sea gas comprimido a 700 bar, tiene especial interés el empleo de electrólisis presurizada. En este trabajo se lleva a cabo un análisis energético de la producción de hidrógeno a 900 bar mediante un electrolizador PEM de alta presión funcionando a presiones entre 1 bar y 130 bar, seguido de cuatro etapas de compresión con refrigeración intermedia. Los resultados de este estudio demuestran que se obtiene un ahorro energético en determinadas condiciones. ---------- ABSTRACT---------- Electrolyzers working under pressure present an increase in specific energy demand for the dissociation of water into hydrogen and oxygen. However, energy savings are expected in global terms of plant when hydrogen is produced at high pressures, as a result of energy savings obtained in the subsequent compressions of gaseous hydrogen. In a context, wherein the standard of hydrogen refuelling stations for mobile applications will be compressed at 700 bar, the use of pressurized electrolyzers presents especial interest. This work assesses the energy needed to produce hydrogen at 900 bar by using a high pressure PEM electrolyzer working at operating pressures ranging from 1 bar to 130 bar, followed by four stages of compression with intercooling. The results of this work show that there are energy savings under specific conditions.