Almacenamiento de hidrógeno amoníaco
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La electricidad puede convertirse en hidrógeno mediante electrólisis. A continuación, el hidrógeno puede almacenarse y, finalmente, volver a electrificarse. La eficiencia del viaje de ida y vuelta es hoy más baja que la de otras tecnologías de almacenamiento. A pesar de esta baja eficiencia, el interés por el almacenamiento de la energía del hidrógeno está creciendo debido a su mayor capacidad de almacenamiento en comparación con las baterías (a pequeña escala) o la hidroeléctrica de bombeo y la CAES (a gran escala).
Debido a la limitada eficiencia de ida y vuelta, se están desarrollando usos directos del hidrógeno verde, por ejemplo, como materia prima para la industria química y petroquímica, como combustible para los coches de pila de combustible o la mezcla con gas natural de hasta un 5 a 15% en los gasoductos de gas natural.
Varias empresas europeas y americanas ofrecen soluciones integradas de hidrógeno para el suministro de energía eléctrica a pequeños emplazamientos aislados o islas. Desde el año 2000 se han realizado proyectos de demostración en Europa y EE.UU. y existen productos comerciales. El almacenamiento de hidrógeno a gran escala en cavernas de sal es una tecnología estándar.
¿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 almacena y transporta el hidrógeno?
El almacenamiento de hidrógeno puede distribuirse de forma continua en tuberías o por lotes en barcos, camiones, trenes o aviones. Todo transporte por lotes requiere un sistema de almacenamiento, y las tuberías pueden utilizarse como sistema de almacenamiento a presión. El hidrógeno presenta el mayor valor calorífico por peso de todos los combustibles químicos.
¿Cómo se almacena el hidrógeno para su uso en vehículos?
¿Cómo se almacena el hidrógeno? En un vehículo impulsado por hidrógeno, el hidrógeno se almacena en forma líquida en tanques de paredes gruesas que suelen estar bajo la zona de carga detrás del asiento trasero. Los depósitos se han diseñado para resistir los daños y se han sometido a pruebas de choque exhaustivas.
Almacenamiento de hidrógeno comprimido
El verano pasado se produjo un revuelo cuando GKN Powder Metallurgy anunció los planes para desarrollar un innovador sistema de almacenamiento de hidrógeno para hogares residenciales utilizando hidruro metálico de estado sólido. Desde entonces hemos desarrollado el sistema de demostración, en el que nuestros ingenieros han superado varios retos técnicos para adaptar el tamaño y la capacidad de los módulos necesarios.
Comenzamos nuestro proyecto de investigación con el objetivo de proporcionar un sistema integrado de almacenamiento de calor y energía con cero emisiones para un chalet alpino sin conexión a la red. Nuestros ingenieros se propusieron conseguir una capacidad del sistema superior a 130 kW, lo que equivale a abastecer a un hogar normal de cuatro personas durante unos 12 o 14 días con energía eléctrica y sin necesidad de recarga. Aprovechando la gestión inteligente del calor, el equipo de GKN Powder Metallurgy quiere además reutilizar la temperatura del proceso para la calefacción.
Se llevó a cabo un intenso trabajo científico y de ingeniería porque nuestro proyecto es uno de los primeros del mundo en utilizar paletas de hidruro metálico para el almacenamiento de hidrógeno en una aplicación residencial. Al trabajar en varios módulos clave del sistema, nuestros ingenieros, junto con nuestros socios, deben superar varios retos.
¿Cuáles son los dos principales problemas del combustible de hidrógeno?
Los dos principales peligros de las pilas de combustible y los vehículos impulsados por hidrógeno son el peligro de descarga eléctrica y la inflamabilidad del combustible. Las pilas de combustible alimentan los vehículos combinando electroquímicamente el gas hidrógeno (H2) y el oxígeno (O2) del aire circundante en agua (H20) y energía eléctrica.
¿Cuál es el principal problema del uso del hidrógeno como combustible?
El único problema real es la cuestión de la seguridad. El hidrógeno es muy inflamable, más que el combustible normal, y es más difícil de contener que el petróleo. Esto significa que cualquier coche equipado con pilas de combustible de hidrógeno tiene muchas más posibilidades de explotar o incendiarse si se expone a un calor extremo, si se avería o si se sobrecalienta.
¿Cómo se convierte el hidrógeno en líquido?
Una técnica de vanguardia para almacenar el máximo de hidrógeno en un volumen restringido es convertir el hidrógeno gaseoso en hidrógeno líquido enfriándolo a una temperatura muy baja. El hidrógeno se convierte en líquido cuando se enfría a una temperatura inferior a -252,87 °C.
Almacenamiento de hidrógeno a gran escala
En la actual economía de hidrocarburos, el transporte se alimenta principalmente de petróleo. La combustión de hidrocarburos emite dióxido de carbono y otros contaminantes. La oferta de recursos de hidrocarburos económicamente utilizables en el mundo es limitada, y la demanda de combustibles de hidrocarburos está aumentando, especialmente en China, India y otros países.
Los defensores de una economía del hidrógeno a escala mundial sostienen que el hidrógeno puede ser una fuente de energía más limpia desde el punto de vista medioambiental para los usuarios finales, sobre todo en las aplicaciones de transporte, sin liberar contaminantes (como las partículas) ni dióxido de carbono en el punto de uso final. Un análisis reciente afirmaba que «la mayoría de las vías de la cadena de suministro de hidrógeno liberarían mucho menos dióxido de carbono a la atmósfera que la gasolina utilizada en los vehículos eléctricos híbridos» y que sería posible reducir significativamente las emisiones de dióxido de carbono si se utilizaran métodos de captura o secuestro de carbono en el lugar de producción de energía o hidrógeno.
¿Es fácil transportar el hidrógeno?
Es inflamable, tiene una baja densidad y se dispersa fácilmente en el aire. La conservación y el transporte siguen dificultando el uso generalizado del hidrógeno.
¿Quién fabrica los depósitos de hidrógeno?
Quantum ha sido un innovador en el almacenamiento de combustible de hidrógeno para automóviles y el primero en desarrollar un tanque de 70 MPa (10.000 psi), el tanque de mayor eficiencia de peso del mercado.
¿El gas hidrógeno arde en el aire?
Como el peso del hidrógeno es menor que el del aire, se eleva en la atmósfera y, por tanto, rara vez se encuentra en su forma pura, el H2. En una llama de gas hidrógeno puro, ardiendo en el aire, el hidrógeno (H2) reacciona con el oxígeno (O2) para formar agua (H2O) y libera energía.
Producción de hidrógeno
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 mayoría 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 depósitos de hidrógeno a 350 bares (5.000 psi) y 700 bares (10.000 psi) se utiliza para los sistemas de depósitos 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].