¿Qué es la Energía de Hidrógeno?
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De todos los elementos presentes en el universo, el hidrógeno es el más abundante. El gas hidrógeno tiene características notables, incluyendo incoloro, insípido e invisible, que lo hacen muy buscado. También puede transformarse en un recurso energético renovable, no contaminante y de emisiones cero. Se considera la piedra angular de la nueva economía energética. La búsqueda de la energía del hidrógeno comenzó en 1776 por el científico británico Henry Cavendish.
Primero lo identificó como un elemento distinto después de que desarrolló el gas hidrógeno sometiendo el metal de zinc al ácido clorhídrico. Henry Cavendish hizo otro descubrimiento notable durante una demostración a la Royal Society de Londres cuando introdujo una chispa en el gas hidrógeno, produciendo agua en el proceso. Este desarrollo histórico le llevó a la conclusión de que el agua (H2O) está compuesta de hidrógeno y oxígeno. Desde entonces, la tecnología del hidrógeno ha crecido a pasos agigantados y hoy en día se utiliza como fuente de energía para los automóviles, los sistemas eléctricos y la producción de agua pura.
El hidrógeno es el elemento más simple y abundante del universo. No ocurre naturalmente. Aunque existe en casi todas partes – en el aire, en el espacio, en el suelo – rara vez está solo. Se obtiene en combinación con otros elementos como el agua. El agua está compuesta de hidrógeno y oxígeno. Esto significa que normalmente se combina con otro elemento, por lo que es necesario extraerlo y convertirlo para convertirlo en una fuente de energía utilizable. El hidrógeno también se encuentra en numerosos compuestos orgánicos, por ejemplo, hidrocarburos que dan lugar a combustibles como el gas natural, la gasolina, el propano y el metanol. El mayor desafío para aprovechar el hidrógeno es cosecharlo en su forma más pura.
La química del hidrógeno es muy simple: un solo átomo está compuesto sólo de un protón y un electrón. En forma gaseosa, puede quemarse como combustible. Puede almacenarse en celdas de energía que generan energía explosiva y propulsan cohetes y naves espaciales. Es volátil y combustible, y muy, muy potente.
El hidrógeno puede almacenarse criogénicamente (congelado) o en contenedores de aire comprimido como gas. Se necesita mucho espacio de almacenamiento para almacenar cantidades significativas de hidrógeno. Esto se debe a que las moléculas están muy separadas, y el gas es ligero, lo que lo hace muy extendido. Por ejemplo, contener la misma cantidad de hidrógeno en un cilindro que la gasolina, crea un recipiente mucho más pesado.
¿Cómo se convierte la energía del hidrógeno en electricidad?
El gas hidrógeno es un combustible costoso y complejo de fabricar porque tiene que ser separado de cualquier elemento al que esté unido. A menudo se necesita mucha energía para producir gas hidrógeno, lo que lo convierte en una fuente de energía costosa. Hay varias maneras de separar el hidrógeno de sus elementos compañeros.
Antes de examinar cómo se convierte el hidrógeno en electricidad, sería beneficioso saber cómo se produce el hidrógeno. El hidrógeno se produce utilizando dos métodos principales: el reformado con vapor y la electrólisis (comúnmente conocida como separación de agua).
Reformado de vapor
Este método produce hidrógeno a partir de combustibles de hidrocarburos como el metano, el petróleo, los combustibles líquidos renovables, la biomasa gasificada, el carbón gasificado y el gas natural. En este proceso de producción de hidrógeno se utiliza un dispositivo de procesamiento llamado reformador. El reformador reacciona vapor con los combustibles de hidrocarburos a temperaturas extremadamente altas para generar hidrógeno. Hoy en día, más del 90% del gas hidrógeno se produce utilizando la técnica de reformado con vapor.
Electrólisis
La electrólisis es un método que utiliza corriente continua (CC) para provocar una reacción química. En la producción de hidrógeno, la electrólisis descompone el agua y la divide en sus elementos principales, que son el hidrógeno y el oxígeno mediante el uso de una corriente eléctrica. La electricidad utilizada en el proceso de electrólisis puede derivarse de combustibles fósiles como el petróleo, el gas natural y el carbón o los hidrocarburos.
Conversión de hidrógeno en electricidad
La manera más efectiva de convertir el hidrógeno en oxígeno es usando una celda de combustible. Una pila de combustible convierte la energía química en energía eléctrica. Una pila de combustible permite que el hidrógeno y el oxígeno se mezclen en una reacción electroquímica. El resultado es la producción de electricidad, agua y calor. Las pilas de combustible imitan a las baterías ya que ambas convierten la energía generada por la reacción electroquímica en energía eléctrica útil. No obstante, la pila de combustible generará energía eléctrica mientras haya combustible, principalmente hidrógeno.
Las pilas de combustible representan una tecnología potencial para el uso de una fuente de electricidad y calor para los edificios. También es una fuente de energía prometedora para los vehículos eléctricos e híbridos. Las pilas de combustible funcionan mejor con hidrógeno puro. Sin embargo, otros combustibles como la gasolina, el metanol o el gas natural pueden ser reformados para generar el hidrógeno necesario para las celdas de combustible.
Con el rápido avance de la tecnología, el hidrógeno podría estar a la par con la electricidad como un portador de energía vital. Un portador de energía transmite la energía al cliente en una forma lista para usar. Algunas fuentes de energía renovable, como el viento y el sol, pueden no ser capaces de generar energía las 24 horas del día, pero sí de producir hidrógeno y energía eléctrica y almacenarla para su uso posterior.
Ventajas de la energía del hidrógeno
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Ecológico
Es difícil encontrar una fuente de combustible que se ajuste al título de no tóxico. El hidrógeno es un combustible no tóxico ya que no libera gases nocivos al medio ambiente. Algunas fuentes de combustible como la gasolina, el carbón, el petróleo y la energía nuclear son tóxicas y se encuentran en áreas con ambientes peligrosos. De hecho, cuando se quema el hidrógeno, el único subproducto es el vapor de agua, que no es tóxico. Ya que el hidrógeno es amigable con la Madre Naturaleza, puede ser utilizado en lugares donde otras formas de combustible no pueden funcionar.
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Es una fuente de energía renovable
El hidrógeno es abundante prácticamente en todas partes, y esto significa que es una fuente interminable de energía. Otras fuentes de combustible como el petróleo, el gas natural y el carbón se consideran no renovables, lo que significa que se agotarán en algún momento. El hidrógeno es una fuente de energía que puede generarse bajo demanda.
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Es potente y eficiente
Los métodos utilizados para producir hidrógeno producen una fuente de energía poderosa y eficiente. La potencia y eficiencia del hidrógeno son las razones por las que se utiliza en cohetes y naves espaciales. También se prefiere en las naves espaciales porque no produce gases de efecto invernadero. Según las estadísticas, el hidrógeno es 3 veces más potente que la gasolina y otras fuentes de combustibles fósiles, lo que significa que tiene la capacidad de lograr más con menos.
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Tiene una aplicación vital en la industria del petróleo y el gas
El hidrógeno se utiliza para procesar el petróleo crudo y convertirlo en combustibles refinados como el diesel y la gasolina. El hidrógeno también se utiliza para eliminar contaminantes como el azufre de estos combustibles. Otras industrias también aprovechan el combustible de hidrógeno, por ejemplo, la producción química, el procesamiento de alimentos, el refinado de metales y la fabricación de productos electrónicos.
Desventajas de HydrogenEnergy
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Es desalentador almacenar
La energía del hidrógeno no ha sido explorada completamente, por lo que la infraestructura de almacenamiento y apoyo no se ha desarrollado enormemente. Las moléculas de hidrógeno son diminutas, lo que hace que el hidrógeno sea más susceptible a las fugas. Esto significa que debe almacenarse a alta presión para obtener una densidad de energía suficiente. En su forma natural, el hidrógeno es volátil y altamente inflamable, lo que hace que su transporte sea mucho más difícil.
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Es relativamente caro
A pesar de que el hidrógeno está fácilmente disponible, el proceso de extracción, como la electrólisis, es extremadamente costoso. La razón principal de esto es que es desalentador separar sus elementos básicos como el hidrógeno y el oxígeno. Aunque las pilas de combustible de hidrógeno se utilizan cada vez más en los coches híbridos, no son asequibles para todo el mundo. Los científicos están trabajando para descubrir tecnologías que podrían facilitar el aprovechamiento del hidrógeno, pero hasta entonces, el precio seguirá siendo alto.
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Todavía depende de combustibles fósiles
Es un hecho que el hidrógeno es un recurso renovable y no tiene ningún impacto en el medio ambiente. Sin embargo, la separación de los componentes de hidrógeno durante el proceso de producción sigue dependiendo de combustibles fósiles como el petróleo, el carbón y el gas natural. Los combustibles fósiles contribuyen en gran medida a la emisión de gases de efecto invernadero.
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Es volátil y altamente inflamable
La volatilidad del hidrógeno y su atributo altamente inflamable dificultan su transporte hasta el consumidor final. La característica única que hace que sea difícil de almacenar también hace que sea difícil de transportar. El hidrógeno se transporta principalmente al mercado a través de gasoductos o en camiones cisterna. Los camiones cisterna transportan hidrógeno al mercado en estado líquido o comprimido. Este proceso conduce a fugas de hidrógeno.
Aunque el hidrógeno no es ampliamente utilizado debido a su elevado precio y a la falta de infraestructura que lo apoye, los investigadores proyectan que alcanzará a la electricidad como portador de energía. Esto se debe a que se deriva de fuentes de energía renovables y es casi no contaminante. Su propiedad de emisión cero lo hace ideal para el combustible de aviones, la calefacción de hogares y la fuente de combustible para vehículos de emisión cero.
