Métodos Computacionales, Inteligencia Artificial, Modelado y Aplicaciones de Simulación en la Producción de Hidrógeno Verde a Través de la Electrólisis del Agua: Una Revisión
Autores: Shash, Ahmed Y.; Abdeltawab, Noha M.; Hassan, Doaa M.; Darweesh, Mohamed; Hegazy, Y. G.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Métodos Computacionales, Inteligencia Artificial, Modelado y Aplicaciones de Simulación en la Producción de Hidrógeno Verde a Través de la Electrólisis del Agua: Una Revisión
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Hidrógeno verde
Enfoques computacionales
Inteligencia artificial
Eficiencia del electrolizador
Energía renovable
Optimización
Licencia
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La producción de hidrógeno verde está surgiendo como un componente crucial en los esfuerzos de descarbonización global. Esta revisión se centra en el papel de los enfoques computacionales y la inteligencia artificial (IA) en la optimización de las tecnologías de hidrógeno verde. Los enfoques clave para mejorar la eficiencia y escalabilidad de los electrolizadores incluyen la dinámica de fluidos computacional (CFD), el modelado termodinámico y el aprendizaje automático (ML). Como ejemplo, la CFD ha logrado más del 95% de precisión en la estimación de la distribución del flujo y las curvas de polarización, pero la optimización impulsada por IA puede reducir los gastos operativos en hasta un 24%. Los electrolizadores de membrana de intercambio de protones logran eficiencias del 65-82% a 70-90 grados C, pero los electrolizadores de óxido sólido alcanzan hasta un 90% de eficiencia a temperaturas que oscilan entre 650 y 1000 grados C. Según estudios, combinar energía renovable con la producción de hidrógeno reduce las emisiones y mejora la fiabilidad de la red, con tasas de recorte de menos del 1% para sistemas impulsados por biomasa. Esta integración de enfoques computacionales y energía renovable asegura una transición a largo plazo hacia el hidrógeno verde, al tiempo que aborda la seguridad energética y las preocupaciones ambientales.
Descripción
La producción de hidrógeno verde está surgiendo como un componente crucial en los esfuerzos de descarbonización global. Esta revisión se centra en el papel de los enfoques computacionales y la inteligencia artificial (IA) en la optimización de las tecnologías de hidrógeno verde. Los enfoques clave para mejorar la eficiencia y escalabilidad de los electrolizadores incluyen la dinámica de fluidos computacional (CFD), el modelado termodinámico y el aprendizaje automático (ML). Como ejemplo, la CFD ha logrado más del 95% de precisión en la estimación de la distribución del flujo y las curvas de polarización, pero la optimización impulsada por IA puede reducir los gastos operativos en hasta un 24%. Los electrolizadores de membrana de intercambio de protones logran eficiencias del 65-82% a 70-90 grados C, pero los electrolizadores de óxido sólido alcanzan hasta un 90% de eficiencia a temperaturas que oscilan entre 650 y 1000 grados C. Según estudios, combinar energía renovable con la producción de hidrógeno reduce las emisiones y mejora la fiabilidad de la red, con tasas de recorte de menos del 1% para sistemas impulsados por biomasa. Esta integración de enfoques computacionales y energía renovable asegura una transición a largo plazo hacia el hidrógeno verde, al tiempo que aborda la seguridad energética y las preocupaciones ambientales.