O guia definitivo para a compra e reciclagem de eletrolisadores PEM

Ao selecionar um eletrolisador PEM, avalie de forma abrangente a eficiência, o custo, a fiabilidade e o valor de recuperação dos metais preciosos. Os compradores internacionais concentram-se principalmente na eficiência do consumo de energia (tipicamente abaixo de 4,8 kWh/Nm³), na capacidade de produção de hidrogénio (variando entre vários metros cúbicos a centenas de metros cúbicos por hora), na vida útil do sistema (geralmente superior a 60.000 horas) e na carga de irídio (impactando diretamente o custo e o valor de recuperação). Um relatório do setor de 2025 indica que um eletrolisador PEM em contentor de 1 MW custa aproximadamente 1,2 a 1,8 milhões de dólares, sendo que os catalisadores de platina representam 10 a 15% do total das despesas. Dê prioridade à compra de fabricantes que forneçam dados certificados de testes de stress acelerado para garantir a durabilidade em funcionamento dinâmico. Para reciclagem, os ânodos de titânio usados e as camadas de catalisador contêm metais preciosos como o irídio e a platina. A membrana de ácido perfluorosulfónico pode ser removida com CO₂ supercrítico (40 °C/25 MPa), seguida de extração seletiva de irídio por dissolução eletroquímica (0,5 M H₂SO₄ + 0,1 M Ce⁴⁺), conseguindo até 97% de recuperação. Recomenda-se a colaboração com empresas especializadas na reciclagem de metais preciosos , uma vez que oferecem preços de recuperação relativamente mais elevados.

Tecnologia de Eletrolisadores PEM de Última Geração: Princípio de Funcionamento

Os eletrolisadores PEM eletrolisam água de forma eficiente para produzir hidrogénio a alta pressão através de uma membrana de troca de protões (PEM). As principais reações são: 

Reação anódica (reação de evolução de oxigénio, OER): 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ 

Reação catódica (reação de evolução do hidrogénio, HER): 4H⁺ + 4e⁻ → 2H₂ 

Reação geral: 2H₂O → 2H₂ + O₂ 

Os eletrolisadores PEM utilizam membranas de ácido perfluorosulfónico (por exemplo, Nafion®) como eletrólitos, exibindo uma elevada condutividade de protões de 0,07–0,08 S/cm e permitindo o funcionamento a elevadas densidades de corrente (1,0–2,2 A/cm²). O conjunto de elétrodos de membrana (MEA) é o componente principal, apresentando um catalisador à base de irídio (por exemplo, IrO₂) no ânodo para suportar o ambiente altamente oxidativo e um catalisador de platina no cátodo para promover a evolução do hidrogénio . Os principais avanços tecnológicos de 2025 incluem: catalisadores estruturados em perovskita (por exemplo, titanato de estrôncio dopado com Ir) reduzindo a utilização de irídio em 57% e aumentando a atividade de massa em dez vezes; membranas compostas ultrafinas (por exemplo, NH₂-MOF/polibenzimidazol) conseguem condutividades de 0,308 S/cm a 160 °C. Os eletrolisadores PEM atingem eficiências superiores a 85%, com uma resposta em menos de um segundo às flutuações de energia renovável, tornando-os adequados para integração com energia eólica e solar.

Parâmetros de desempenho e comparação de preços dos principais fabricantes internacionais de eletrolisadores PEM

Abaixo está uma comparação dos principais parâmetros dos principais fabricantes de eletrolisadores PEM na América do Norte e na Europa (dados baseados nos relatórios de mercado de 2025): 

A Cummins (Accelera) destaca-se na implementação em larga escala, com mais de 600 unidades instaladas a nível global; o seu sistema de 35 MW impulsiona a descarbonização industrial em Nova Iorque. A ITM Power é especializada na integração de energia renovável, oferecendo uma resposta dinâmica rápida apesar do elevado consumo de energia. O design em contentor da NEL simplifica a instalação para uma rápida implementação. A Siemens Energy apresenta a carga de irídio mais baixa (0,25 g/kW), aproximando-se da meta do Departamento de Energia dos EUA para 2026 (0,1 g/kW), sendo adequada para indústrias com elevada exigência de pureza. Principais considerações de compra: O consumo de energia abaixo de 4,8 kWh/Nm³ reduz os custos operacionais, enquanto a alta pressão (> 30 bar) minimiza os requisitos de compressão subsequentes.

Visão geral detalhada de todos os componentes de metais preciosos recicláveis nos eletrolisadores PEM

A recuperação de metais preciosos em eletrolisadores PEM tem como alvo principal a membrana de revestimento do catalisador (CCM) e a camada de transporte porosa (PTL): 

1. Catalisador anódico: Utiliza irídio ou óxido de irídio (IrO₂), tipicamente carregado com 0,2-0,5 mg/cm². Após a desativação, o irídio pode ser extraído por dissolução eletroquímica (0,5 M H₂SO₄ + 0,1 M Ce⁴⁺) com uma taxa de recuperação de 97%. O irídio recuperado apresenta um sobrepotencial de REA de apenas 290 mV a 10 mA/cm², aproximando-se do de um material novo. 

2. Catalisador de cátodo: as nanopartículas de platina (0,1-0,3 mg/cm²) podem ser recuperadas por lixiviação ácida assistida por micro-ondas (água régia, 800 W), reduzindo o consumo de ácido em 40%. 

3. Componentes à base de titânio: as camadas de transporte porosas e as placas bipolares revestidas com metais preciosos (por exemplo, TiN) permitem a recuperação do titânio através do tratamento de nitretação, com o irídio residual avaliado em aproximadamente 85 dólares/g (com base no preço do irídio em 2025 de 150 dólares/g). 

A rentabilidade da recuperação depende dos mecanismos de carga e degradação do irídio (por exemplo, a delaminação do revestimento pode reduzir a carga de irídio de 2 mg/cm² para 0,3 mg/cm²). A recuperação é recomendada a cada 60.000 horas ou após uma queda de 15% na eficiência. Um único eletrolisador PEM de 1 MW rende entre 20.000 e 50.000 dólares de valor recuperável (contendo 0,3 e 0,5 kg de irídio). Ao selecionar serviços de reciclagem de eletrolisadores de PEB, verifique as suas capacidades de purificação eletroquímica e de CO₂ supercrítico para garantir a utilização de metais preciosos em circuito fechado.