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Que es el hidrógeno

El hidrógeno es el elemento mas abundante del universo. Existe como molécula conformada por dos átomos de hidrógeno.

El hidrógeno no se puede encontrar en estado puro en nuestro planeta, por consiguiente este debe ser producido a partir de distintos procesos. Esta esta la razón por la que se le denomina vector energético, al ser capaz de contener energía y liberarla cuando sea requerido. El hidrógeno ayuda a aumentar la integración de energías renovables variables, debido a que la energía eléctrica variable puede ser transformada en hidrógeno, para su uso posterior. Por lo tanto es el complemento ideal de las renovables junto con las baterías. El hidrógeno, ademas, viene a facilitar la descarbonización de sectores difíciles de electrificar, como el transporte pesado, la industria química o del acero, entre otros.

EL hidrógeno por tanto, se postula como elemento principal de la transición energética, ya que permite la electrificación y la descarbonización de la mayoría de los sectores económicos, mientras apoya la integración sectorial requerida para una economía sustentable.

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Producción de hidrógeno

La producción global de hidrógeno es de aproximadamente 60 millones de toneladas por año.

Los procesos de producción de hidrógeno se clasifican en:

  • Termoquímicos: usan calor y reacciones químicas para obtener el hidrógeno de combustibles convencionales o biomasa.

  • Electrolíticos: el agua (H2O) se disocia en hidrógeno (H2) y oxigeno (O2) usando electricidad.

  • Biológicos: microrganismos, tales como bacterias y algas pueden generar hidrógeno por medio de procesos biológicos propios

  • Otros procesos: como la descomposición foto catalítica y biológica del agua. 

Alrededor del 78% es producido por reformado de combustibles fósiles, 18% por gasificación del carbón y solo un 4% por electrólisis (fundamentalmente Cloro-Álcali). Las principales tecnologías de producción de hidrógeno son el reformado de gas metano con vapor (SMR),  la gasificación del carbón y biomasa y por último la electrólisis.

Esta ultima forma de producción es la la principal en la generación de hidrógeno verde, aunque también existen otros procesos como se ve en la figura siguiente.

Esquema de rutas de producción de hidrógeno renovable. Libro Tecnologías del Hidrógeno y perspectivas para Chile. GIZ Marzo 2018

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Usos del Hidrógeno

Alrededor del 50% del consumo mundial de hidrógeno se destina a la producción de amoníaco para fertilizantes y explosivos, el 25% se destina a la refinería (hidrotratamiento e hidrocraqueo) y casi el 10% se usa para metanol (plásticos y combustibles). El resto corresponde a diversos usos en la industria electrónica, metalúrgica, del vidrio, farmacéutica y alimenticia.

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Almacenamiento de hidrógeno

Los principales métodos de almacenamiento de hidrógeno, que han sido probados y evaluados, incluyen almacenamiento en forma física (basado en compresión, enfriamiento o una combinación de ambos), en sólidos y otros compuestos (hidruros metálicos, carriers orgánicos, materiales adsorbentes, entre otros).

Actualmente solo el almacenamiento físico por compresión o licuefacción son suficientemente maduros a nivel comercial.

Formas de almacenamiento del hidrógeno. Libro Tecnologías del Hidrógeno y perspectivas para Chile. GIZ Marzo 2018

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Seguridad en hidrógeno

Todos los combustibles tienen algún grado de peligro asociado. Su utilización segura se enfoca en la prevención de la ocurrencia simultánea de tres factores: fuente de ignición (chispa o calor), oxidante (aire) y combustible. El hidrógeno es altamente inflamable ya que su rango de inflamabilidad es mayor que el de otros combustibles fósiles. Sin embargo, debido a que el hidrógeno es un gas 14 veces más liviano que el aire, una fuga o filtración hará que este ascienda rápidamente a la atmósfera, evitando alcanzar límite de inflamabilidad inferior. Como gas altamente comprimido, el hidrógeno requiere normas de uso claras, igual como cualquier otro combustible.

Fuente: www.sri.com

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Transporte y distribución de hidrógeno

Hoy en día, los principales medios de transporte comercialmente utilizados para el hidrógeno en estado gaseoso comprimido son en camiones o por tuberías en sitios específicos. En el caso de hidrogeno líquido, el transporte es realizado solo por camión.

Fuente: cmwelding.com