Ur-elektrolizatzaileak, oro har, tenperaturaren arabera sailkatzen dira: tenperatura altua eta tenperatura baxua; eta, aldi berean, tenperatura baxuko elektrolizatzaileak operazio-inguruneko pH-aren arabera sailkatzen dira: elektrolizatzaile alkalinoak (EA) eta protoiak trukatzeko mintzen elektrolizatzaile azidoak (PEM). Merkataritzari dagokionez, dagoeneko PEM eta EA elektrolizatzaileak aurki daitezke, eta azken hori da industriak gehien erabiltzen duena bere ekoizpen-gaitasunengatik. Izan ere, EA komertzialak 750 Nm³/h hidrogeno sortzeko gai dira; PEM elektrolizatzaile komertzialek, berriz, 30 Nm³/h H2 sor dezakete.
Bi elektrolizagailuak eskala komertzial eta industrial handian ezartzeko, hobekuntza zientifiko eta teknologikoak egin behar dira, stack-en potentzia-dentsitateak handitzeko, sistemaren konplexutasuna sinplifikatzeko, osagaien egonkortasuna hobetzeko epe luzera, eta katalizatzaileen (normalean material kritiko edo urrien) eta mintzen kostuari lotutako kostu handia murrizteko.
Elektrolizatzaile konbentzionalen erronka zientifikoak eta teknologikoak
Gaur egun, elektrolizatzaile alkalinoak erakargarriagoak dira aplikazio industrialetarako, prestazio handiagoak dituztelako, iraunkortasun handiagoa dutelako eta produktibitate-prezio erlazio hobea dutelako. Hala eta guztiz ere, elektrolizatzaile alkalinoen arazo nagusietako bat tamaina handia da, baina, azken aldiko aurrerapenek bolumen osoa murriztea lortu dute; horretarako, «Zero-gap» konfigurazioa onartu dute (mintza eta elektrodoen arteko espazioa zero denean).
Hala ere, konfigurazio horrek ez du erronkarik, eroankortasun-arazoak eta elektrodoaren gainazalean sortutako hidrogenoaren eta oxigenoaren burbuilen metaketari lotutako arazoak baititu. Eragozpen tekniko horien ondorioz, elektrolizatzaile alkalinoen potentzia-dentsitateak eragina du.
Gaur egungo elektrolizatzaile konbentzionalen eraginkortasuna, eta, beraz, H2ren ekoizpen-abiadura, oxigenoa sortzeko abiadurak ere baldintzatzen du, erreakzio konplexua baita, motela eta epe luzerako katalizatzaileen degradazioaren eragilea.
Gainera, bi elektrolizagailuen erronka garrantzitsuenetako bat, bai EA-etan bai PEMetan, gasak mintzen bidez zabaltzea da. Gasen hedapen horrek, kontrolatzen ez bada, H2 eta O2 nahaste leherkorrak eragin ditzake, eta nahiz eta mintzen diseinuak nabarmen egin duen aurrera azken urteetan eroankortasun ionikoa handituz eta gasen iragazkortasuna murriztuz, egungo mintzak ez dira erabat iragazgaitzak gasekiko eta, bereziki, hidrogenoaren iragazkortasunarekiko. Hori erronka bat da sistemaren segurtasunerako, eta, horregatik, sortutako H2 eta O2 presioak kontu handiz kontrolatu behar dira, konpartimentu anodikoen eta katodikoen artean ez trukatzeko.
Gasak bi konpartimentuetan bereizita mantentzea ez da hutsala. Elektrolizagailu bat energia-iturri berriztagarrietara konektatuta dagoenean, hala nola eolikora edo eguzki-energiara, sarrera-potentzia aldakorra da, eta, beraz, sortze-abiadura eta H2 eta O2 presioak ere aldakorrak dira. Era berean, korronte-dentsitateak baxuak direnean, H2ren ekoizpena ere motela da, eta mintzaren bidez gasak duen iragazketa-abiaduraren oso antzekoa. Adibidez, eguzki-energia % 10eko eraginkortasuna duen eguzki-plakekin konektatutako elektrolizatzaile batek, 100 mW cm – 2ko eguzki-esposizioaren pean, 10 mA cm – 2ko korronte-dentsitatearekin lan egingo luke, erreferentzia-puntu egokitzat jotzen dena. Hala ere, korronte-dentsitate horietan, hidrogenoaren iragazketa arriskutsua izan daiteke, hidrogenoaren eta oxigenoaren nahasketen leherketa-muga potentziala % 4koa baino ez baita.
Arazo konbentzionaletarako soluzio berriak: elektrolizatzaile desakoplatuak
Teknologia azkar eta ekonomiko batek arazo horiek konpontzea ahalbidetzen digu: gelaxka bananduak. Elektrolizatzaile desakoplatuetan, H2ren bilakaera bitartekari baten oxidazioarekin batera gertatzen da, eta, ondoren, oxidazio hori murriztu egingo da oxigenoaren sorrerarekin (1. irudia). Beraz, elektrolizatzaile desakoplatuetan, H2 eta O2 formazioa denboran eta espazioan bereizita daude, eta, horrela, gasen nahasketa saihesten da gailua energia-iturri berriztagarrietara konektatuta dagoenean.
Gainera, H2 eta O2 ekoiztea aldi berean gertatzen ez denez, ez dago beste pasabide gehigarririk behar, normalean garestiak, H2 garbitzeko.