El hidrógeno (H) puede ser utilizado como acumulador y/o transportador de energía.
En general existen tres alternativas para el almacenamiento del H.
a) Almacenaje en estado gaseoso (GH2) en tanques presurizados.
b) Almacenamiento en tanques en estado líquido (LH2).
c) Acumulación en recipientes en estado gaseoso mediante absorción.
Todas estas variantes poseen ventajas y desventajas que las califican para diferentes aplicaciones.
Acumulación de Hidrógeno en estado gaseoso (GH2) a presión › Subir
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Debe entenderse por acumulación de gas a presión cuando la misma sea superior a la atmosférica o normal. Los tanques para almacenamiento de gas a presión difieren en su construcción de acuerdo al tipo de aplicación en que sean utilizados, la cual determinará el nivel de presión requerido.
La mayor parte de los tanques de uso estacionario son de baja presión porque este tipo de acumuladores es más económico.Los requerimientos para aplicaciones en móviles, por ejemplo en vehículos motorizados, son un poco diferentes a causa de la falta de disponibilidad de espacio para estos tanques. Para esos usos la presión de los tanques se incrementa hasta los 700 bar (ó más) con el fin de acumular tanto H como sea posible en un espacio muy confinado.
Los acumuladores de alta presión usados son fabricados en acero al carbono o inoxidables y por lo tanto resultan muy pesados.
Los tanques modernos son construidos en materiales compuestos (materiales de fibra y carbono), con un fino revestimiento interno de aluminio o “liner” y por lo tanto son más livianos, pero mucho más caros. En nuestro país los recipientes para GH son producidos en diferentes tipos de aceros, generalmente inoxidables. Argentina posee un mercado de gas natural comprimido (GNC) ampliamente desarrollado y los usuarios de móviles o motores estacionarios están familiarizados con el manejo seguro de gases inflamables a elevadas presiones, 200 bar para el caso de automóviles.
La industria nacional que produce tanques de GNC para esas presiones puede constituirse en un proveedor confiable de recipientes para GH en casi todas las gamas necesarias.Cuando sea necesario acumular grandes cantidades de H en una futura economía del hidrógeno, entonces este elemento puede ser comprimido en cavernas o depósitos naturales subterráneos. De esta forma es posible almacenarlo bajo presiones de hasta 50 bar.
En Francia y en USA este método estaría en uso actualmente. En Alemania, el gas natural es almacenado en esas cavernas, que pueden en un futuro ser empleadas para almacenar H.
El proceso de generar H a partir de una fuente fósil en un proceso controlado y retener el CO2 liberado del proceso de “reforming” para luego disponerlo en depósitos subterráneos, en lugar de liberarlo a la atmósfera, como sucede actualmente en la mayoría de los casos, se denomina “CO2 sequestration”.
La forma más flexible de acumular H es en conjuntos de baterías de cilindros, a las que pueden adicionarse o quitar elementos de acuerdo a la variación de las necesidades de distribución a los usuarios finales, ajustando el peso muerto a las estrictas necesidades. Por otra parte, los cilindros o botellones resultan de más fácil construcción y obtención en distintos mercados.
Estaciones de servicio de Hidrógeno
Como las conocidas estaciones de GNC, las modernas estaciones de servicio de H emplean distintas normas de seguridad, siguiendo procedimientos similares a los que se aplican en las estaciones de combustibles líquidos o GNC, como no fumar, no usar teléfonos celulares dentro de la estación y mantener alejada toda fuente de ignición.
El aprovisionamiento de GH sería similar al de GNC o de combustibles líquidos.
En las numerosas estaciones instaladas en el mundo actualmente el GH es acumulado a presiones de hasta 400 bar y en las de mañana quizá se pueda trabajar con el doble de presión.
Los tanques están diseñados para soportar presiones 2,75 veces mayores que las de trabajo y sometidos a prueba efectivas antes de su certificación.
Acumulación en estado líquido (LH2) › Subir
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El H posee la más alta densidad de energía acumulada en relación al volumen cuando se licua antes de su almacenamiento. El H se licua a – 235 º C aproximadamente. Las pérdidas resultantes del calentamiento gradual del hidrógeno líquido en el tanque (pérdidas por vapor disipado) pueden mantenerse en niveles muy bajos.
El almacenamiento de LH2 es especialmente indicado para uso en vehículos a causa del poco espacio disponible para los tanques.Para la recarga de estos vehículos existen actualmente robots automatizados.
La acumulación de LH2 en aplicaciones estacionarias sólo deberá emplearse cuando sea realmente necesario contar con LH2 en esa forma, por ejemplo en estaciones de servicio.
Por el alto consumo de energía necesaria para la licuación del H, debe ser evitada siempre que sea posible el uso en estado gaseoso.
Otras formas de almacenamiento - Acumulación por absorción y adsorción
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Además del almacenamiento de H como gas a presión y en estado líquido existen otros métodos adecuados para su acumulación.
Almacenamiento en hidruros metálicos - Absorción › Subir
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Esta tecnología de acumulación usa ciertas aleaciones metálicas o metales (Fe/ Ti, Mg, Pd, La) que acumulan H tal como una esponja se satura de agua. El H es absorbido por el metal produciendo un hidruro metálico. Si el hidruro metálico es “rellenado” con H entonces emite calor. Inversamente, para recuperar H es necesario aportar calor.
Respecto al volumen, la acumulación mediante hidruros metálicos posee una alta capacidad. Este tipo de acumuladores son muy pesados y por esa razón no se emplean en aplicaciones móviles livianas como automóviles o microómnibus. Además de ello, son muy caros debido al alto costo de los materiales empleados.
Teniendo precaución en el manipuleo y seguridad es ventajoso el empleo de tanques de hidruros metálicos ya que casi todos ellos operan a presiones normales, no existen pérdidas y producen una purificación del H.
El hidrógeno es extraído mediante el aporte de calor y en caso que el tanque o recipiente resulte dañado, el H permanece incorporado al hidruro, lo que constituye una ventaja de seguridad para espacios cerrados. Esta técnica de almacenamiento ya tiene uso comercial. El rendimiento es bajo, del 2 al 6% del peso del hidruro.
Adsorción de Hidrógeno en nanotubos de carbono › Subir
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Este material con base de carbono puede revolucionar algún día la tecnología de almacenamiento de H. Hace algunos años se descubrió que se podían acumular grandes cantidades de H en tubos formados microscópicamente por una pequeña estructura de grafito.
A bajas temperaturas (80 ºK) y relativamente altas presiones, la adsorción es más eficiente, llegando al 8% en peso sobre el adsorbente, pero si consideramos que 1 gr. de nanotubos cuesta miles de dólares, se vislumbra que hace falta mucho desarrollo todavía para permitir su aplicación comercial.
Muchos grupos del mundo entero están efectuando investigación de tecnologías de almacenamiento en nanotubos, pero hasta ahora los informes de capacidad de almacenamiento difieren mucho entre ellos. Existen experimentos de laboratorio que alcanzan entre un 20% a un 25% de eficiencia en peso, pero los resultados a escala práctica aún son controversiales. Con independencia de uno u otro, varios grupos probaron que este método de almacenamiento en principio está funcionando y que tiene un alto potencial. |
