Recipiente 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.
¿Por qué es difícil almacenar el hidrógeno?
El hidrógeno es difícil de almacenar porque tiene una densidad energética volumétrica muy baja. Es el elemento más simple y ligero: es más ligero que el helio. El hidrógeno es 3,2 veces menos denso energéticamente que el gas natural y 2700 veces menos denso energéticamente que la gasolina.
¿Cómo se maneja el hidrógeno líquido?
Es incoloro e inodoro, y puede fragilizar algunos metales. Por lo tanto, para la manipulación segura del hidrógeno gaseoso, se debe prestar atención a su posible fuga, a la probable formación de una mezcla inflamable, a evitar las fuentes de ignición y a la selección de los materiales adecuados para los contenedores, especialmente en un espacio confinado.
¿Cuáles son los diferentes métodos de almacenamiento del hidrógeno?
El hidrógeno puede almacenarse mediante seis métodos y fenómenos diferentes: (1) cilindros de gas a alta presión (hasta 800 bar), (2) hidrógeno líquido en tanques criogénicos (a 21 K), (3) hidrógeno adsorbido en materiales con una gran superficie específica (a T<100 K), (4) absorbido en sitios intersticiales en un metal anfitrión (a presión ambiente…
Pila de combustible de hidrógeno líquido
La Oficina de Tecnologías de Hidrógeno y Pilas de Combustible (HFTO) está desarrollando sistemas de almacenamiento de hidrógeno a bordo de los automóviles que permiten una autonomía de conducción de más de 300 millas cumpliendo con los requisitos de coste, seguridad y rendimiento.
El hidrógeno puede almacenarse físicamente como gas o como líquido. El almacenamiento de hidrógeno como gas suele requerir tanques de alta presión (350-700 bares [5.000-10.000 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. El hidrógeno también puede almacenarse en la superficie de los sólidos (por adsorción) o en el interior de los mismos (por absorción).
El Consorcio de Investigación Avanzada sobre Materiales de Hidrógeno (HyMARC) lleva a cabo investigaciones fundamentales para comprender la interacción del hidrógeno con los materiales en relación con la formación y liberación de hidrógeno de los materiales de almacenamiento de hidrógeno.
El almacenamiento de hidrógeno de alta densidad es un reto para las aplicaciones estacionarias y portátiles y sigue siendo un desafío importante para las aplicaciones de transporte. Las opciones de almacenamiento disponibles en la actualidad suelen requerir sistemas de gran volumen que almacenen el hidrógeno en forma gaseosa. Esto es menos problemático para las aplicaciones fijas, en las que el espacio que ocupan los tanques de gas comprimido puede ser menos crítico.
¿Qué material puede contener el hidrógeno?
El ácido fórmico es un material de almacenamiento de hidrógeno muy eficaz, aunque su densidad de H2 es baja. Se ha generado hidrógeno libre de monóxido de carbono en un rango de presión muy amplio (1-600 bar).
¿Cómo se transporta el hidrógeno líquido?
Actualmente, para las distancias más largas, el hidrógeno se transporta como líquido en camiones cisterna criogénicos superaislados. Después de la licuefacción, el hidrógeno líquido se distribuye en camiones de reparto y se transporta a los lugares de distribución, donde se vaporiza hasta convertirse en un producto gaseoso a alta presión para su distribución.
¿Cómo se almacena el hidrógeno en un coche?
El hidrógeno puede almacenarse físicamente como gas o líquido. Suele requerir tanques de alta presión (350-700 bares de presión en el tanque). Otra posibilidad es el almacenamiento químico del hidrógeno, mediante el cual se almacena en la superficie de los sólidos (por adsorción) o dentro de los mismos (por absorción).
Explosión de hidrógeno líquido
El almacenamiento de hidrógeno es un término utilizado para cualquiera de los diversos métodos de almacenamiento de hidrógeno para su uso posterior. Estos métodos abarcan enfoques mecánicos, como altas presiones y bajas temperaturas, o compuestos químicos que liberan H2 a demanda. Aunque se producen grandes cantidades de hidrógeno, la mayor parte se consume en el lugar de producción, sobre todo para la síntesis de amoníaco. Durante muchos años, el hidrógeno se ha almacenado como gas comprimido o líquido criogénico, y se ha transportado como tal en cilindros, tubos y tanques criogénicos para su uso en la industria o como propulsor en programas espaciales. El interés por utilizar el hidrógeno para el almacenamiento de energía a bordo de vehículos de emisiones cero está motivando el desarrollo de nuevos métodos de almacenamiento, más adaptados a esta nueva aplicación. El reto principal es el bajísimo punto de ebullición del H2: hierve alrededor de 20.268 K (-252.882 °C o -423.188 °F). Alcanzar temperaturas tan bajas requiere una cantidad de energía considerable.
El hidrógeno comprimido es una forma de almacenamiento en la que el gas hidrógeno se mantiene bajo presión para aumentar la densidad de almacenamiento. El hidrógeno comprimido en tanques de hidrógeno a 350 bar (5.000 psi) y 700 bar (10.000 psi) se utiliza para los sistemas de tanques de hidrógeno de los vehículos, basados en la tecnología de compuestos de carbono de tipo IV[1] Los fabricantes de automóviles han desarrollado esta solución, como Honda[2] o Nissan[3].
¿Se puede almacenar hidrógeno en casa?
Normalmente, el hidrógeno se almacena en forma de gas y requiere tanques de almacenamiento muy grandes que funcionan a alta presión, hasta 300 bares. El uso de polvo metálico como medio para almacenar hidrógeno tiene algunas ventajas evidentes: la misma cantidad de gas hidrógeno puede almacenarse en un tanque que no tiene ni la mitad de tamaño que el de gas.
¿Se puede beber hidrógeno líquido?
Riesgos potenciales del agua de hidrógeno
Los expertos no creen que el consumo de agua con hidrógeno tenga ningún riesgo. Pero no están seguros de que sus beneficios sean mayores que los del agua normal, o de mantenerse hidratado en general. Beber demasiada agua supone el riesgo de una hiponatremia vital.
¿Cómo de frío es el hidrógeno líquido?
El hidrógeno tiene el segundo punto de ebullición y de fusión más bajos de todas las sustancias, sólo superado por el helio. El hidrógeno es un líquido por debajo de su punto de ebullición de 20 K (-423 ºF; -253 ºC) y un sólido por debajo de su punto de fusión de 14 K (-434 ºF; -259 ºC) y la presión atmosférica. Obviamente, estas temperaturas son extremadamente bajas.
Depósito de hidrógeno 700 bar
El hidrógeno es un gas ultraligero que ocupa un volumen considerable en condiciones de presión estándar, es decir, la presión atmosférica. Para almacenar y transportar el hidrógeno de forma eficaz, este volumen debe reducirse considerablemente.
Se necesita un volumen de unos 11 m3 (que es el volumen del maletero de un gran vehículo utilitario o comercial) para almacenar sólo 1 kg de hidrógeno, que es la cantidad necesaria para recorrer 100 km. Por ello, hay que aumentar su densidad mediante una de las siguientes técnicas:
Para un transporte más fácil y eficaz, el hidrógeno se almacena en tanques o botellas compuestas. Los investigadores de Air Liquide trabajan en la resistencia mecánica de los materiales que componen estas botellas a lo largo del tiempo. Realizan pruebas de fatiga acelerada mediante ciclos de llenado y permeabilidad a muy alta presión para garantizar su perfecta estanqueidad. Toda esta investigación sentará las bases científicas del comportamiento de los materiales y permitirá determinar los criterios de dimensionamiento de los depósitos. Gracias a estas investigaciones, Air Liquide es un actor decisivo en la definición de las normas de seguridad que deben establecerse para garantizar la máxima seguridad del usuario.