La mayor parte del hidrógeno (H2) producido se obtiene dividiendo las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno. Aunque la combustión de hidrógeno solo produce agua, alrededor del 95% del agua que se produce actualmente es del tipo hidrógeno marrón, ya que el hidrógeno se obtiene de combustibles fósiles, se emite CO2.
Además, la integración de estas fuentes de energía sostenibles con los sistemas de producción de hidrógeno puede ayudar a aliviar algunas de las limitaciones básicas de los sistemas de producción de hidrógeno, como la producción final e intermitente y las brechas de demanda. El hidrógeno generado almacena el exceso de energía, que se liberará más tarde.
Tecnologías de producción de hidrógeno
Se pueden utilizar diferentes métodos para dividir el agua: mediante ciclos termoquímicos (utilizando vapor a altas y altas temperaturas), electrólisis de agua líquida (baja temperatura), electrólisis de vapor de agua (alta temperatura), fotoquímica, etc.
El ciclo termoquímico incluye al menos dos etapas:
Primero, el óxido metálico se reduce calentando en un gas adecuado (pérdida de parte del oxígeno contenido).
En la segunda etapa, el vapor reacciona con el óxido reducido. De esta forma, el oxígeno del agua se incorpora al óxido metálico y el hidrógeno se libera en forma de moléculas de H2.
Si el calentamiento del sistema se consigue concentrando el calor solar, es decir, utilizando equipos ópticos adecuados para concentrar la radiación solar, se producirá hidrógeno completamente verde.
En diferentes técnicas de electrólisis, las moléculas de agua se destruyen mediante la aplicación de energía eléctrica. Hay dos tipos principales de electrolizadores de agua, que son muy diferentes y tienen diferentes grados de madurez:
-Aquellos vapores que pueden trabajar a temperaturas de unos 800 ° C: están en fase de demostración o como prototipos precomerciales.
-Equipos que utilizan agua líquida (llamados criogénicos): estos son sistemas comerciales y las instalaciones industriales ya los utilizan para producir hidrógeno en grandes cantidades.
A su vez, existen dos tipos de electrolizadores de baja temperatura: electrolizadores que funcionan en medios ácidos y electrolizadores que funcionan en medios alcalinos. Estos últimos son los más abundantes porque no requieren metales preciosos, como el platino o el iridio, que es fundamental para los primeros.
La gente está explorando otras formas de dividir el agua, pero no han superado el nivel de laboratorio.
Almacenamiento y transporte
El uso extensivo de hidrógeno como combustible requiere que el hidrógeno se almacene, transporte y use de manera segura donde se necesita y en aplicaciones que lo requieren. El almacenamiento y la distribución tienen problemas relacionados con la baja densidad y el punto de ebullición del hidrógeno.
Hay dos métodos de almacenamiento: métodos basados en propiedades físicas (gas presurizado, gas y líquido presurizados y refrigerados) y métodos basados en compuestos que forman grandes cantidades de hidrógeno.
Ambos tipos de métodos tienen desventajas. El primero está relacionado con los riesgos de manipular el sistema a alta presión y baja temperatura. En segundo lugar, existe la necesidad de obtener compuestos que posteriormente se descompongan para liberar hidrógeno.
Un método similar al segundo método consiste en utilizar el compuesto resultante como combustible. El caso más exitoso es el amoníaco, que se puede utilizar en motores de combustión interna.
Para el transporte de hidrógeno se han propuesto tipos físicos de soluciones similares a las discutidas con respecto al almacenamiento. Además, considere construir una red de transporte a través de gasoductos dedicados o mezclar hidrógeno con gas natural y usar gasoductos de gas natural para transportar y separar la mezcla en el destino. Todos estos métodos tienen limitaciones por resolver.
¿Cómo se obtiene la energía?
La combustión de hidrógeno se puede realizar de dos formas:
El calor se produce directamente a través de un proceso químico (en un motor de combustión interna similar al uso de combustibles fósiles).
Mediante el proceso electroquímico, la energía química del H2 se convierte directamente en electricidad. El proceso tiene lugar en la (s) pila (s) de combustible, que son más eficientes, pero la tecnología necesaria aún está en desarrollo. Parece más fácil adaptar el motor al uso de hidrógeno.
Nos encontramos en un momento crítico para afrontar los retos energéticos y medioambientales. Se dice que el hidrógeno verde contribuye a la separación de los dos de manera decisiva. Alcanzar este objetivo significa solucionar los problemas que aún existen en su producción, almacenamiento, transporte y uso. El desafío es enorme, pero el éxito significará energía abundante, barata y limpia en el futuro.
Fuente:
https://www.ambientum.com/ambientum/energia/el-reto-de-producir-un-hidrogeno-mas-verde.asp
