¿Qué es un Depósito de Hidrógeno?
Un depósito de hidrógeno es un depósito para almacenar hidrógeno.
En los automóviles, se utilizan en vehículos de pila de combustible propulsados por pilas de combustible. En los vehículos de pila de combustible, el hidrógeno comprimido se almacena en un depósito de hidrógeno a bordo del vehículo, que puede suministrar hidrógeno a la pila de FC.
Los depósitos de hidrógeno utilizados en los vehículos están sometidos a cargas de presión más elevadas que los depósitos para gas natural y, por tanto, deben soportar presiones más altas. Los depósitos de hidrógeno se fabrican con materiales como plásticos reforzados con fibra de carbono que se han modificado para aumentar su resistencia a la presión.
Usos de los Depósitos de Hidrógeno
Los depósitos de hidrógeno se utilizan para almacenar hidrógeno. Se utilizan en vehículos de pila de combustible y para el almacenamiento de hidrógeno en estaciones de hidrógeno.
El hidrógeno es muy ligero y requiere un espacio muy grande para almacenarlo en su estado original. Por ello, el hidrógeno se almacena generalmente comprimiéndolo a alta presión, licuándolo a bajas temperaturas, adsorbiéndolo sobre metal o convirtiéndolo en otra sustancia.
El método de almacenamiento más utilizado es el almacenamiento de hidrógeno a alta presión en forma gaseosa, lo que requiere de depósitos de hidrógeno de alta presión.
Principio de los Depósitos de Hidrógeno
Los depósitos de hidrógeno utilizados en vehículos de pila de combustible son un componente necesario de un vehículo de pila de combustible. Como método de almacenamiento de hidrógeno en vehículos de pila de combustible, los depósitos de hidrógeno de baja presión proporcionan almacenamiento en forma gaseosa y pueden utilizarse fácilmente para suministrar combustible a la pila de FC.
Sin embargo, el volumen del depósito debe ser grande. La carga de la infraestructura de suministro de hidrógeno es más ligera y se aplica, por ejemplo, a los carros eléctricos, que están diseñados para almacenar pequeñas cantidades de hidrógeno. Los depósitos de hidrógeno de alta presión también se han puesto en práctica en vehículos de pila de combustible fabricados en serie.
Son un método habitual de almacenamiento de hidrógeno. Debido a las limitaciones de espacio en los depósitos de hidrógeno, el hidrógeno puede comprimirse y almacenarse para ampliar la autonomía del vehículo. Cuando el hidrógeno se enfría a temperaturas muy bajas, puede licuarse y almacenarse en depósitos de hidrógeno licuado.
La licuefacción reduce considerablemente el volumen en comparación con el gas, lo que contribuye en gran medida a la miniaturización. Sin embargo, es importante controlar la temperatura, ya que se vaporiza cuando aumenta.
Estructura de los Depósitos de Hidrógeno
La construcción de los depósitos de hidrógeno depende del sistema.
1. Depósitos de Hidrógeno de Alta Presión
Se utilizan aleaciones de aluminio, aceros inoxidables especiales y compuestos poliméricos. El acero no puede utilizarse para depósitos de hidrógeno de alta presión. Esto se debe a que la alta presión del hidrógeno en metales como el acero los hace quebradizos.
2. Depósitos de Hidrógeno Licuado
Los depósitos de hidrógeno licuado permiten enfriar el hidrógeno hasta -253°C y almacenarlo como líquido en un contenedor de doble capa entre dos secciones de vacío. La sección de vacío impide la transferencia de calor al exterior y evita que aumente la temperatura del hidrógeno.
Sin embargo, no es un vacío perfecto y las vibraciones también generan calor, lo que hace que parte del hidrógeno se convierta en gas. Es importante investigar técnicas para eliminar con seguridad el hidrógeno gaseoso y reducir la cantidad de vaporización acercándose al vacío.
3. Aleaciones de Almacenamiento de Hidrógeno
Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno se han utilizado en la práctica para el almacenamiento en pilas de hidruro de níquel-metal. Además, en los últimos años se han estudiado métodos de conversión del hidrógeno en otras sustancias para su almacenamiento, como la reacción del tolueno con hidrógeno para convertirlo en metilciclohexano.
Tipos de Depósitos de Hidrógeno
Existen varios tipos de sistemas de depósitos de hidrógeno.
1. Depósitos de Hidrógeno de Baja Presión
Puede almacenarse como gas, pero requiere un depósito más grande debido a la baja presión. Se utilizan para almacenar pequeños volúmenes de hidrógeno.
2. Depósitos de Hidrógeno de Alta Presión
Como los vehículos tienen un espacio limitado para los depósitos, se puede almacenar más hidrógeno a mayor presión para el mismo volumen de depósito.
3. Depósitos de Hidrógeno Licuado
El hidrógeno licuado a temperaturas muy bajas se almacena en depósitos aislados. La licuefacción reduce el volumen de hidrógeno a 1/800 del de gas, lo que lo hace apto para su uso en vehículos.
4. Aleaciones para el Almacenamiento de Hidrógeno
Debido al pequeño tamaño atómico del hidrógeno, éste puede almacenarse cuando se absorbe entre las moléculas de aleaciones especiales. Cuando el hidrógeno se extrae de la aleación de almacenamiento, se somete a calor. Se necesitan unos 80 kg de aleaciones de almacenamiento para almacenar 1 kg de hidrógeno, por lo que el peso es un problema para su uso en vehículos.
El hidrógeno también puede almacenarse en la superficie de nanotubos de carbono y moléculas con una superficie muy grande.
5. Depósitos de Hidrógeno Híbridos
Utiliza una estructura que combina una aleación de almacenamiento de hidrógeno y un depósito de hidrógeno de alta presión.