Por las propiedades físicas del hidrógeno, almacenarlo supone todo un reto, sobre todo cuando se trata de hacerlo en contenedores pequeños como pueden ser depósitos para vehículos. Un kilo de hidrógeno genera la misma energía que casi tres de gasolina. Su poder calorífico es muy alto, entorno a los 33 kWh/kg (el petróleo tiene también un poder calorífico alto pero mucho más reducido que el del hidrógeno: 12 kWh/kg).
Sin embargo, ese kilo ocupa mucho volumen, ya que la densidad del hidrógeno es bajísima, por lo que la cantidad de energía que aporta el hidrógeno por unidad de volumen –su densidad energética– es también muy baja. Tan baja que, de utilizar hidrógeno sin "tratar", los coches serían "depósitos con ruedas". Para almacenar 4 kg de hidrógeno, que es la cantidad que consume un coche a pila en una distancia de 400 km, se necesitaría un depósito equivalente a un globo de más de 5 m de diámetro.
La solución a este problema se conoce desde hace décadas. Para realizar un almacenamiento de cualquier gas, con un volumen reducido, tenemos dos alternativas. La primera de ellas es incrementando la presión dentro del contenedor. La segunda es enfriando el gas. En este caso el contenedor debe estar lo suficientemente aislado del exterior para no sufrir pérdidas térmicas. En este segundo caso la presión dentro del contenedor puede igualar la presión atmosférica del exterior.
La industria del hidrógeno está desarrollando depósitos, de forma cilíndrica que pueden almacenar hidrógeno a grandes presiones. Depósitos de hasta 200-350 bares ya están disponibles en el mercado, aunque nuevos materiales (composites de fibras de carbono con polímeros o aluminio) permiten alcanzar presiones de hasta 700 bares, lo que implicaría un depósito de menos de 100 litros para conseguir una autonomía de 400 kms.
Almacenar el hidrógeno líquido, disminuyendo su temperatura hasta los 253ºC bajo cero, reduce su volumen hasta 700 veces, como contrapartida la energía necesaria para mantener esta temperatura equivale al 30-40% de la energía disponible en el hidrógeno almacenado.
En los últimos años se está investigando mucho en sistemas más eficientes. Hasta la fecha, las tres alternativas que más convencen son el almacenamiento del hidrógeno en hidruros metálicos, nanotubos de carbono y nanohorns (nanocuernos) de carbono. Los hidruros metálicos son combinaciones del hidrógeno con ciertos metales o mezclas de metales, que se obtienen enfriando la mezcla metálica e introduciendo hidrógeno a presión. El atractivo de este sistema radica en que la reacción es reversible: calentando el hidruro y aumentando ligeramente la presión, el hidrógeno se libera y puede ser utilizado como combustible. Es una forma de almacenamiento estable y segura, pero tiene el inconveniente de que los hidruros que operan a baja temperatura –que pueden liberar el hidrógeno a sólo 40-90 ºC y tienen mayor capacidad de almacenamiento– son muy lentos y pesados, por lo que resulta más adecuada para otras aplicaciones.
Los nanotubos de carbono, que almacenan hidrógeno con mejor eficiencia y pueden operar a temperatura ambiente, pueden llegar a ser la solución. Últimamente se están desarrollando nuevas estructuras denominadas Nanohorns.
Un gran número de estudios han explorado la posibilidad del almacenamiento de hidrógeno en materiales porosos, aunque siempre se ha tropezado con el mismo problema a la hora de utilizar los nanotubos de carbono para este fin, y es que este proceso es sólo posible a temperaturas por debajo de los -196 ºC debido a la interacción baja entre el hidrógeno y el carbono.
No obstante, según se ha descubierto, el uso de los nanohorns de carbono hace el proceso más viable en el sentido de que la interacción entre el hidrógeno y los nanohorns de carbono es más fuerte que la que aparece en el caso de los nanotubos de carbono.
Los resultados muestran que el hidrógeno interactúa de una forma más fuerte con estructuras carbonosas de este tipo que con los nanotubos de carbono tradicionales, sugiriendo que los nanohorns y las estructuras similares pueden ofrecer posibilidades significativamente mejores como un medio más ligero para las aplicaciones de almacenamiento de hidrógeno.
1 comentario:
Es interesante conocer acerca de esto, pero lamentablemente no se presenta como la mejor opción de futuro, al menos a medio plazo, y no nos podemos permitir un plazo demasiado grande con el cambio climático y la contaminación apretando. Parece que la electricidad y las baterías se impondrán, pero no como hasta ahora sino de una forma más democrática en la que cada cual puede ser productor y vendedor, se ha limitado con leyes pero la tecnología siempre sale adelante. Saludos.
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