Producción de hidrógeno: métodos y aplicaciones
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Hidrógeno: Gas Biatómico
Incoloro, inodoro y no tóxico. Mucho más ligero que el aire, altamente explosivo. Elemento más abundante del universo, en naturaleza formando moléculas de agua e hidrocarburos. Para extraer H necesario aportar energía por lo que no se considera energía sino, vector energético: portador universal de energía.
Poder calorífico
H tiene un gran poder calorífico (x3 gasolina) pero baja densidad condiciona a almacenar a alta presión.
Producción de hidrógeno
Depende de fuente de obtención:
Gas natural, hidrocarburos
Reformado con vapor (aporte de energía). Se hace reaccionar HC con vapor de agua. Tras tres reacciones (SRM WGS y depuración) se obtiene el CO2 y el hidrógeno. Separando el CO2 del hidrógeno y de las impurezas, CO y metano obtenidas se consigue un gas de alta pureza.
Oxidación Parcial
No necesita aporte de energía, es exotérmica. Se trata de realizar una combustión incompleta de HC consiguiendo CO y H2. Mediante WGS descomponemos el CO y obtenemos H2O + hidrocarburos.
Reformado autotérmico
Unión de anteriores procesos. Una oxidación parcial que nos da energía para alimentar con vapor.
Gasificación del carbon
1. Gas de síntesis: oxidación parcial mediante mucha temperatura y en presencia de vapor. 2. WGS descomponemos CO y obtenemos H2O y H. 3. Separación de impurezas. Se puede realizar a la vez que un ciclo combinado (generación eléctrica) pero se produce mucho CO2.
Electrólisis del agua
Se basa en descomponer la molécula del agua mediante energía eléctrica liberando el oxígeno del hidrógeno. Alto coste energético, se pretende la producción de hidrógeno mediante esta vía utilizando fuentes de energía renovables para evitar generar CO2.
Vías actuales
1. Electrolizadores alcalinos: Económicos, tecnología industrial madura, utilizan una solución alcalina (KOH), contaminan.
2. Electrolizadores de membrana PEM (intercambio protónico): Caros, tecnología en fase de investigación, buen rendimiento, no contaminan (reversibles).
Ciclos termoquímicos
Basados en el aporte de energía térmica a un componente químico que contiene agua para producir su disociación. La investigación de estos sistemas se está centrando en la energía solar aunque también se está investigando su utilización para aprovechar el calor residual de centrales nucleares y de ciclo combinado.
Gasificación de la biomasa: Utilización de hidrógeno.