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¿Cómo se almacena el hidrógeno para combustible?

marzo 20, 2022
¿Cómo se almacena el hidrógeno para combustible?

Tanque de almacenamiento de hidrógeno

El hidrógeno puede almacenarse como gas o como líquido. El almacenamiento de hidrógeno gaseoso suele requerir el uso de tanques de alta presión (350-700 bares o 5000-10.000 psi), mientras que el almacenamiento de hidrógeno líquido requiere temperaturas criogénicas para evitar que vuelva a hervir en forma de gas (lo que ocurre a -252,8°C). El hidrógeno también puede almacenarse en la superficie de (adsorción) o dentro de materiales sólidos (absorción).

El almacenamiento de hidrógeno plantea algunos problemas, sobre todo para los automóviles. Por ejemplo, la eficiencia de ida y vuelta del almacenamiento de gas comprimido a 350 bares es de sólo un 47%, frente a entre el 70 y el 95% de las baterías. Sin embargo, el almacenamiento de energía de hidrógeno es un área de creciente interés debido a la mayor capacidad de almacenamiento que ofrece el hidrógeno respecto a las baterías, así como a los beneficios que ofrece la generación renovable que permite el hidrógeno como combustible.

TWI cuenta con una gran experiencia en materia de hidrógeno, incluido el desarrollo de un sistema de supervisión para mejorar la seguridad de los tanques de almacenamiento de combustible de hidrógeno, y también puede obtener más información sobre las pilas de combustible de hidrógeno y sus ventajas e inconvenientes en nuestras preguntas frecuentes relacionadas.

Densidad energética del hidrógeno

Para los productores de energía renovable, el principal reto es satisfacer la demanda de los usuarios -que requiere patrones constantes y predecibles- con energía procedente de fuentes intermitentes y, según algunos, impredecibles. La energía eólica depende de los patrones meteorológicos. La energía solar se ve afectada por la nubosidad y los cambios estacionales de la luz del día.

Como bien saben los productores, la generación de energía renovable va de excedente a insuficiente, a veces en el mismo día. El almacenamiento de energía fiable, estable y a largo plazo es la solución: almacenar la energía excedente en los momentos de máxima producción y distribuirla en los momentos de máxima demanda.

Las baterías recargables se utilizan habitualmente para el almacenamiento de energía renovable. Sin embargo, las baterías sólo son viables para el almacenamiento a corto plazo. Para un almacenamiento más prolongado -desde la noche hasta la temporada- la mejor solución es el hidrógeno apoyado por pilas de combustible.

El hidrógeno se produce por electrólisis utilizando un excedente de electricidad renovable de bajo coste, se almacena y se vuelve a convertir en electricidad mediante pilas de combustible, un proceso sin emisiones y de eficacia probada. El resultado es una energía fiable y estable a escala de red.

Presión del depósito de hidrógeno

El sector del transporte es el que más dificultades presenta para la transición a una sociedad 100% renovable. Representa el 14% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero entre los sectores económicos [1]. Por lo tanto, para lograr nuestro objetivo de un sistema energético totalmente renovable, hay que centrarse en el transporte.El hidrógeno tiene muchas aplicaciones, y muchos lo ven como el combustible limpio del futuro cuando se genera a partir del agua y vuelve a ella oxidada. Las pilas de combustible alimentadas con hidrógeno se consideran cada vez más como prometedoras fuentes de energía no contaminantes y ya se utilizan en coches y autobuses. Además, el hidrógeno se utiliza en la industria química para producir amoníaco para fertilizantes agrícolas (proceso Haber Bosch) y ciclohexano y metanol, que son productos intermedios en la producción de plásticos y productos farmacéuticos [2]. En la actualidad, el metanol también se utiliza como combustible para aplicaciones de transporte. Este artículo se centrará en el hidrógeno como combustible para los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV).

La pureza o calidad del hidrógeno es un término que describe la ausencia de impurezas en el hidrógeno como gas combustible. El requisito de pureza varía según la aplicación. Un motor de combustión interna de hidrógeno puede tolerar una baja pureza del hidrógeno, mientras que una pila de combustible de hidrógeno requiere una alta pureza del hidrógeno para evitar el envenenamiento del catalizador. Las impurezas en el hidrógeno (incluso en el rango de ppm y ppb) tienen un efecto severo en el rendimiento de las pilas de combustible. Por ello, es fundamental poder detectar cualquier impureza antes de utilizar el combustible. Se ha publicado una norma internacional (ISO 14687-2:2012) para especificar las impurezas y los niveles que deben identificarse, como se muestra en la Tabla 3.EspeciesConcentración máxima

Hidrógeno kwh/kg

Almacenamiento de gas comprimido y líquido criogénicoEl hidrógeno puede almacenarse físicamente como gas o como líquido. El almacenamiento como gas suele requerir tanques de alta presión (5000-10.000 psi de presión en el tanque). El almacenamiento de hidrógeno como líquido requiere temperaturas criogénicas porque el punto de ebullición del hidrógeno a una presión atmosférica es de -252,8°C.Almacenamiento de hidrógeno basado en materialesEl hidrógeno también puede almacenarse en la superficie de los sólidos (por adsorción) o dentro de los mismos (por absorción). En la adsorción, el hidrógeno se adhiere a la superficie de un material en forma de moléculas de hidrógeno o de átomos de hidrógeno. En la absorción, el hidrógeno se disocia en átomos de H y, a continuación, los átomos de hidrógeno se incorporan al entramado del sólido.

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