ALMACENAMIENTO DE HIDROGENO

La combustin de combustibles fsiles constituye el principal causante de la emisin de gases de efecto invernadero, responsables del efecto de calentamiento global que sufre nuestro planeta .

Esta situacin no resulta sostenible a medio plazo, y es necesario preparar una transicin controlada hacia una nueva forma de produccin y consumo energtico que sea limpia, segura y fiable.

Una de las alternativas es el uso de hidrgeno como fuente de energa, y su transformacin en electricidad por medio de las llamadas pilas de combustible. El hidrgeno no es una fuente primaria de energa, ya que no no se encuentra libre en la naturaleza y no es directamente aprovechable. Es un vector energtico, es decir, un portador de energa.

Hay que producir el hidrgeno a partir de energas primarias. Hoy en da aproximadamente el 95% del hidrgeno se obtiene a partir de combustibles fsiles.

El hidrgeno tiene una densidad energtica en masa 3 veces superior a la de la gasolina.CombustibleEnerga[kJ/g]Energa[kJ/l]Carbn29.3-Madera8.1-Gasolina43.530590Diesel42.729890Metanol19.615630Gas natural50.0231.7Hidrgeno119.910Ventajas frente a los combustibles fsiles :

Alta densidad energtica en base msica. Bajo peso de combustible en los tanques de almacenamiento. Alta disponibilidad. Se puede producir a partir de distintas materiasprimas. Elemento estable y no corrosivo. Combustible "limpio". La combustin del hidrgeno con oxgeno sloproduce agua.

Desventajas frente a los combustibles fsiles :

Baja densidad energtica en base volumtrica. Se requieren tanques contenedores grandes y pesados. Transporte y almacenamiento costosos y de implementacin compleja. Combustible secundario: se debe consumir energa para conseguirlo a partir de las distintas materias primas (agua, biomasa, combustibles fsiles), ya que no existe en estado elemental.

Almacenamiento del hidrgeno Almacenamiento en forma gaseosa:El hidrgeno se almacena a alta presin (P > 20 Mpa).Requiere depsitos pesados y voluminosos.Plantea problemas de seguridad. No resulta competitivo debido a su elevado coste. Almacenamiento en forma lquida:El hidrgeno se almacena en estado lquido en recipientes criognicos.Requiere alcanzar temperaturas de almacenamiento muy bajas (21,2 K).El coste es elevado. Indicado slo para aplicaciones donde el coste del hidrgeno no sea un factor crtico y ste sea consumido en cortos periodos de tiempo (por ejemplo, en aplicaciones aeroespaciales). Combinacin qumica (hidruros metlicos):Diversos metales de transicin y sus aleaciones pueden ser utilizados para almacenar hidrgeno en forma de hidruros metlicos.El principal inconveniente es el elevado peso del sistema de almacenamiento, como consecuencia de los bajos niveles de retencin de hidrgeno que se consiguen (< 2% a temperaturas inferiores a 423 K). Adsorcin en slidos porosos (nanoestructuras de carbono):Se est estudiando la utilizacin de nanoestructuras de carbono con elevada superficie especfica como medio de almacenamiento. Sera una forma segura y sencilla de almacenar el hidrgeno sin usar altas presiones.Almacenamiento del hidrgeno Almacenamiento en forma gaseosa:El hidrgeno se almacena a alta presin (P > 20 Mpa).Requiere depsitos pesados y voluminosos.Plantea problemas de seguridad. No resulta competitivo debido a su elevado coste. Almacenamiento en forma lquida:El hidrgeno se almacena en estado lquido en recipientes criognicos.Requiere alcanzar temperaturas de almacenamiento muy bajas (21,2 K).El coste es elevado. Indicado slo para aplicaciones donde el coste del hidrgeno no sea un factor crtico y ste sea consumido en cortos periodos de tiempo (por ejemplo, en aplicaciones aeroespaciales). Combinacin qumica (hidruros metlicos):Diversos metales de transicin y sus aleaciones pueden ser utilizados para almacenar hidrgeno en forma de hidruros metlicos.El principal inconveniente es el elevado peso del sistema de almacenamiento, como consecuencia de los bajos niveles de retencin de hidrgeno que se consiguen (< 2% a temperaturas inferiores a 423 K). Adsorcin en slidos porosos (nanoestructuras de carbono):Se est estudiando la utilizacin de nanoestructuras de carbono con elevada superficie especfica como medio de almacenamiento. Sera una forma segura y sencilla de almacenar el hidrgeno sin usar altas presiones. La combustin de combustibles fsiles constituye el principal causante de la emisin de gases de efecto invernadero, responsables del efecto de calentamiento global que sufre nuestro planeta .

Esta situacin no resulta sostenible a medio plazo, y es necesario preparar una transicin controlada hacia una nueva forma de produccin y consumo energtico que sea limpia, segura y fiable.

Una de las alternativas es el uso de hidrgeno como fuente de energa, y su transformacin en electricidad por medio de las llamadas pilas de combustible. El hidrgeno no es una fuente primaria de energa, ya que no no se encuentra libre en la naturaleza y no es directamente aprovechable. Es un vector energtico, es decir, un portador de energa.

Hay que producir el hidrgeno a partir de energas primarias. Hoy en da aproximadamente el 95% del hidrgeno se obtiene a partir de combustibles fsiles.

El hidrgeno tiene una densidad energtica en masa 3 veces superior a la de la gasolina.CombustibleEnerga[kJ/g]Energa[kJ/l]Carbn29.3-Madera8.1-Gasolina43.530590Diesel42.729890Metanol19.615630Gas natural50.0231.7Hidrgeno119.910Mtodos futuros de produccin de hidrgeno A partir de biomasa:Gasificacin: Combustin incompleta de la biomasa entre 700 y 1200C. Productos: H2, CH4, CO.Pirlisis: Combustin incompleta en ausencia de oxgeno, a unos 500 C Productos: H2, CO, CO2 e hidrocarburos ligeros.

Fotoelectrlisis: Indirecta: Paneles fotovoltaicos + radiacin solar.Directa: Celdas fotoelectroqumicas (material semiconductor) + radiacin solar.

Ciclos termoqumicos: Consisten en una combinacin de reacciones qumicas a alta temperatura que producen la disociacin de la molcula de agua. Se han alcanzado eficiencias del 40%.Para realizar los ciclos termoqumicos se puede emplear energa nuclear o solar.

Produccin fotobiolgica: Ciertas bacterias y algas verdes pueden producir hidrgeno, utilizando nicamente luz solar, agua y una enzima llamada hidrogenasa.

USO DEL HIDRGENO EN MOTORES TRMICOSEjemplo: motor Ford H2 ICE (motor de combustin interna de hidrgeno): cuatro cilindros de 2,3 litros que desarrolla 110 CV.

Hidrgeno gaseoso almacenado a 350 bares en tanques de119 L (equivales a 2,75 kg de hidrgeno. Autonoma de unos 200 km). El hidrgeno entra a 5,5 bares en el interior del motor. Un turbocompresor comprime el aire de admisin e incrementa la masa de la mezcla de combustible (el hidrgeno el muy poco denso). Durante la compresin, el aire se calienta y es necesario enfriarlo mediante intercambiadores. El aire comprimido y enfriado se introduce en el motor y se combina con el hidrgeno en los cilindros.