¿Qué son los Equipos de Producción de Hidrógeno?
Los equipos destinados a la producción de hidrógeno son dispositivos capaces de generar este elemento.
El hidrógeno, un elemento naturalmente presente en abundancia en la Tierra, se caracteriza por ser un gas liviano, incoloro e inodoro. Su producción comúnmente se lleva a cabo a partir del agua, y está ganando atención como una fuente de energía amigable con el medio ambiente. Los equipos de producción de hidrógeno representan una tecnología desarrollada con el propósito de generar hidrógeno de manera eficiente.
Existen dos métodos fundamentales para llevar a cabo esta producción. El primero de ellos implica el reformado por vapor de gas licuado de petróleo (LP) u otros gases similares. Aunque también es posible utilizar combustibles fósiles como el lignito o hidrocarburos como el metano como materias primas, en la práctica, el gas licuado de petróleo (LP) se emplea como materia prima en los equipos de producción de hidrógeno.
El segundo método se conoce como electrólisis del agua, proceso en el cual se descompone el agua alcalina mediante electrólisis. Para lograr la alcalinidad del agua, se suele agregar hidróxido de potasio o hidróxido de sodio.
Usos de los Equipos de Producción de Hidrógeno
El hidrógeno producido por los equipos de producción de hidrógeno se utiliza en diversas aplicaciones. Los principales usos son
1. Pilas de Combustible
Las pilas de combustible, que producen electricidad mediante una reacción química entre el hidrógeno y el oxígeno, se utilizan en una amplia gama de campos, incluida la generación de energía para automóviles y hogares. Los sistemas de cogeneración domésticos, como ENEFARM, utilizan hidrógeno como combustible y la pila de combustible genera electricidad.
Para producir hidrógeno, el combustible de este sistema de cogeneración, se produce hidrógeno a partir de gas ciudad mediante reformado con vapor en el equipo.
2. Aplicaciones Industriales
El hidrógeno se utiliza como materia prima y agente reductor en las industrias química y siderúrgica. El hidrógeno se utiliza como agente reductor en la producción de vidrio y el procesamiento de metales, por lo que los equipos de producción de hidrógeno también se utilizan en estas aplicaciones.
3. Combustible para Cohetes
El hidrógeno también se utiliza como combustible para cohetes en estado líquido.
Principios de los Equipos de Producción de Hidrógeno
1. Método de Reformado con Vapor
El agua y los hidrocarburos reaccionan rociando vapor a alta temperatura sobre los hidrocarburos, dando lugar a hidrógeno como gas tras la reacción. El carbono de los hidrocarburos se combina con el oxígeno del agua para formar monóxido de carbono, de modo que el hidrógeno molecular se separa tanto de los hidrocarburos como del agua.
2. Método de Electrólisis
La reacción de electrólisis se inicia colocando dos electrodos en un líquido alcalino y aplicando un voltaje a ambos electrodos. Se produce hidrógeno a partir del cátodo y oxígeno a partir del ánodo.
El agua pura no contiene iones, por lo que es muy difícil que fluya la corriente eléctrica, así que se añade el electrolito hidróxido de sodio. Con el hidróxido de sodio, el agua se electroliza simplemente con el hidrógeno del cátodo y el oxígeno del ánodo, y la electrólisis puede continuar sin necesidad de añadir hidróxido de sodio.
Tipos de Equipos de Producción de Hidrógeno
Existen varios tipos de equipos de producción de hidrógeno. Se utilizan de forma diferente en función de sus características y aplicaciones respectivas.
1. Reformadores de Vapor
Estos equipos de producción de hidrógeno utilizan gas natural o petróleo para reaccionar con estos combustibles fósiles y vapor para extraer hidrógeno. Actualmente, la mayor parte del hidrógeno se produce con este método. Las ventajas son que es eficiente y produce grandes cantidades de hidrógeno, pero tiene un impacto medioambiental porque utiliza combustibles fósiles.
2. Unidades de Electrólisis
Los equipos de producción de hidrógeno utilizan el principio de la electrólisis para producir hidrógeno dividiendo el agua con electricidad. Se considera que este dispositivo tiene un bajo impacto medioambiental, ya que puede utilizar electricidad procedente de fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente (por ejemplo, energía solar y eólica). Sin embargo, existen problemas de eficiencia y de escala, por lo que es necesario introducir mejoras.
Más Información sobre Equipos de Producción de Hidrógeno
1. Equipos de Producción de Hidrógeno a partir de Fuentes de Energía Renovables
El uso de la energía del hidrógeno se está introduciendo a nivel nacional e internacional, principalmente en el sector energético, como una iniciativa hacia la futura descarbonización, y se espera que su uso aumente en el futuro, ya que en diciembre de 2017, el Gobierno formuló una estrategia básica del hidrógeno y el país en su conjunto está ampliando sus esfuerzos para hacer realidad una sociedad del hidrógeno.
Como parte de las futuras medidas energéticas, se espera que la electricidad procedente de fuentes de energía renovables (por ejemplo, energía solar, eólica y geotérmica) se utilice para extraer hidrógeno puro. Ya se han desarrollado tecnologías para producir hidrógeno por electrólisis alcalina del agua utilizando la luz solar, por ejemplo, y están orientadas al desarrollo de pilas de combustible para vehículos de hidrógeno, etc.
2. Equipos de Producción de Hidrógeno Utilizados en las Refinerías
El hidrógeno es una parte esencial del refinado del petróleo en las refinerías actuales. En el proceso de refinado del petróleo, el hidrógeno se utiliza en un proceso denominado desulfuración, que elimina el contenido de azufre de las materias primas y los productos.
También es útil en las unidades de hidrocraqueo, que utilizan gas hidrógeno en reacciones catalíticas para producir petróleo de alta calidad y otros productos. El hidrógeno se utiliza en grandes cantidades, sobre todo en el proceso de refinado del petróleo pesado, por lo que el hidrógeno producido como subproducto de diversos procesos industriales (hidrógeno subproducto) por sí solo es insuficiente, por lo que las refinerías de petróleo suelen estar equipadas con unidades de producción de hidrógeno.
Existen dos métodos de producción de hidrógeno a partir de hidrocarburos: el reformado con vapor, en el que se produce una reacción termoquímica a partir de vapor sobre un catalizador, y la oxidación parcial, en la que la reacción se produce sin catalizador.