El hidrógeno puede ser una gran alternativa como combustible, pero se enfrenta a grandes desafíos. Si se pudiera solidificar de forma eficaz y económica sería un gran avance. De eso trata este artículo.
El hidrógeno como combustible
El hidrógeno es el elemento más ligero y ampliamente presente en el universo. Alimenta al sol, que transforma miles de toneladas de hidrógeno en helio a cada segundo. Cuando se trata de su uso comercial, el combustible de hidrógeno es una fuente alternativa de energía limpia y verde. Las celdas de combustible de hidrógeno son una alternativa prometedora a los motores de combustión interna, ya que son más eficientes, renovables y respetuosas con el medio ambiente.
Sin embargo, el auténtico reto es el transporte y almacenamiento. Como el hidrógeno es un gas, primero debe comprimirse, lo cual es costoso y poco seguro, ya que es inflamable, existiendo el riesgo de fugas y accidentes de fuego. Pero gracias a Plasma Kinetics, puede haber encontrado una solución a este problema. Esta empresa ha desarrollado el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido mediante adsorción en una capa delgada de hidruro de magnesio.
Se dice que esta tecnología es más ecológica y eficiente que los métodos convencionales. El hidrógeno es una alternativa atractiva a las baterías de iones de litio porque produce electricidad a partir de energía química y los únicos subproductos son agua y calor, además de su densidad de energía mucho mayor que los combustibles fósiles y los gases naturales, y su huella de carbono cero.
Cómo se obtiene el hidrógeno
A diferencia de los vehículos eléctricos, los vehículos con hidrógeno se pueden recargar en menos de cinco minutos y no se ven afectados significativamente por la temperatura exterior, ni se deterioran en climas fríos. El principal inconveniente es conseguir el hidrógeno, ya que es tan liviano que no puede ser mantenido en la Tierra y la mayoría se escapa al espacio.
El hidrógeno se puede obtener de cuatro fuentes principales, siendo la más común el gas natural, responsable del 48% de la producción mundial. Sin embargo, este proceso no es muy limpio y requiere temperaturas elevadas para separar el metano. El método de electrolisis es 100% verde, pero es un proceso ineficiente y costoso, debido a los materiales como el platino y paladio necesarios para los electrodos.
Transporte y almacenamiento del hidrógeno
El problema principal con el hidrógeno no es su producción, sino su transporte y almacenamiento, ya que ocupa un volumen significativo bajo presión.
Para reducir su volumen y facilitar su transporte o almacenamiento, el hidrógeno se suele almacenar en tanques de alta presión de 350 a 700 bares. El almacenamiento como líquido requiere temperaturas criogénicas, ya que el punto de ebullición del hidrógeno a la presión atmosférica es de -252,8 grados Celsius. Esto significa un alto coste de producción, además de otros problemas como la fragilización de materiales, el peligro de fuga de una de las partículas más pequeñas, su inflamabilidad y la mezcla de aire u oxígeno en entornos cerrados.
Por tanto, se suele producir hidrógeno en el lugar donde se va a usar, aunque muchas veces no se cumplen las condiciones necesarias. Ahora bien, gracias a Plasma Kinetics, una empresa privada con sede en Arizona, hay una solución de almacenamiento de hidrógeno sin carbono: absorbiendo el gas en una capa de sólido específico. El único problema es la gran cantidad de energía necesaria para separar el hidrógeno de dicha capa.
Cómo pasar el hidrógeno a estado sólido
El proceso desarrollado por Plasma Kinetics consiste en pasar el gas de hidrógeno formado al romper el gas natural en una capa enrollada en muchas capas dentro del recipiente y pasarlo por un láser para liberar el 99,99% de hidrógeno puro. Esta capa de película delgada está hecha de un material sensible a la luz y se envuelve en miles de capas para atraer átomos de hidrógeno. Cuando se detecta el gas, se abre una válvula para absorberlo de forma super eficiente.
Paul Smith dice que si Plasma Kinetics puede proporcionar 10 kilotones de hidrógeno por hora, entonces también puede absorberlos. Esto se reduce a cuánto se quiere escalar. Cada cassette de hidrógeno está diseñado para capturar y almacenar hasta 150 veces antes de que se empiecen a caer los pequeños copos de magnesio. Después de eso, debe reemplazarse con uno nuevo, pero el viejo no se desperdicia.
Con el tiempo, el deuterio comienza a acumularse dentro del recipiente, y la compañía dice que puede reciclar y recuperar todos los materiales para hacer un nuevo bote, además de vender el deuterio para uso industrial. El dinero recaudado se usará para pagar 100% del costo del reciclaje. Además, cada capa tiene una estructura reticular específica que solo se une con hidrógeno, evitando la interferencia de otros elementos.
El proceso es muy simple y no requiere de tanques de presión o enfriadores y compresores para ocurrir a temperatura y presión estándar. El sistema de almacenamiento de Plasma Kinetics es un 30% más liviano, un 7% más pequeño y un 17% más económico que una batería de iones de litio. Si comparamos con el automóvil a gasolina y el Tesla, podemos ver que la batería de Plasma Kinetics se encuentra entre los dos. Puede ofrecer un rango de 400 a 500 millas con un cassette de 20 por celda de combustible que pesa un total de 790 libras.
La compañía está lista para lanzar el sistema de almacenamiento de hidrógeno en el mercado y aceptará pedidos anticipados condicionales. General Motors Lab Group se mostró impresionado con el potencial de Plasma Kinetics para entregar hidrógeno de baja presión y alta densidad. El objetivo de la compañía es lograr 28 kilogramos de H2 por metro cúbico en 2023 sin la necesidad de presión ni energía para almacenar el hidrógeno. Esta combinación de hidrógeno verde con la tecnología de estado sólido de Plasma Kinetics puede lograr un sector de baterías libre de combustibles fósiles.
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