Producción De Hidrógeno En México

Instituto Tecnológico de Saltillo

Fundamentos de Química

Ing. Hilda Araceli Torres Plata

“Investigación de la Producción del Hidrogeno

en Nuestro País”

Rebeca Leticia Robles Aveldaño

Saltillo, Coahuila a jueves 22 de septiembre del 2011

El Hidrogeno

El hidrógeno es el elemento químico de número atómico 1 y símbolo H. A temperatura ambiente se lo encuentra como hidrógeno diatómico, un gas inflamable, incoloro e inodoro, y es el elemento químico más ligero y más abundante del Universo, estando las estrellas formadas mayormente por este elemento en estado de plasma durante la mayor parte de sus ciclos.

Aparece además en multitud de sustancias como, por ejemplo, el agua y los compuestos orgánicos, y es capaz de reaccionar con la mayoría de los elementos, es el elemento más abundante en la naturaleza. El núcleo del isótopo más abundante está formado por un solo protón. Además existen otros dos isótopos: el deuterio (tiene un neutrón) y el tritio (tiene dos neutrones).

El hidrógeno se encuentra en forma de agua, plantas y otros seres vivos, pero además se encuentra presente en hidrocarburos de origen fósil y no fósil. Por ejemplo, algunas fuentes de hidrógeno son:

 Biogás generado en rellenos sanitarios y plantas de tratamiento de agua (donde se genera gas metano), esquilmos (desperdicios agrícolas que pueden posteriormente ser fermentados para generar metano ó algún tipo de alcohol) y Gas Natural (cuyo principal componente es metano).

Este último compuesto es precisamente la materia prima que más se utiliza en la industria para generar hidrógeno. El gas metano es transformado a alta temperatura, mediante procesos con vapor de agua y catalizadores, en un gas rico en hidrógeno el cual es posteriormente purificado para producir hidrógeno grado industrial. En el proceso se genera CO2gas, el cual es nocivo para nuestro ambiente y la vida en el planeta tierra. Sin embargo, la cantidad de CO2 generado por unidad de energía aprovechada, al usar hidrógeno por ejemplo en una celda de combustible (electricidad ó kilo watts -hora), es mucho menor que la energía que se aprovecharía si se quemara el gas natural.

Así recursos no renovables como el gas natural podrían ser mejor utilizados si se emplean en forma de hidrógeno en tanto éste último reemplaza completamente a otras fuentes fósiles de energía.

Otro método de producir hidrógeno con mayor pureza y eficiencia que cuando se extrae de gas natural, es la electrólisis del agua en la cual se hace pasar corriente eléctrica a través de un reactor electroquímico. Este método se usa también a nivel industrial pero requiere de energía eléctrica la cual si es generada a partir de combustibles fósiles, resta los beneficios ofrecidos por el uso del hidrógeno.

Así, el mayor potencial del uso de hidrógeno se alcanzaría si éste gas es extraído de manera sustentable por ejemplo mediante electrólisis del agua acoplado a fuentes renovables de energía como el sol, viento, hidráulica ó bien a partir de biogás generado en procesos de descomposición de desperdicios como los agroindustriales, la basura ó aguas residuales.

¿Como se almacena?

El hidrógeno se almacena comercialmente en tanques principalmente a presiones altas (hidrógeno presurizado) y en menor escala debido a su alto costo, en forma licuada es decir como hidrógeno líquido. Ambos medios de almacenamiento son industrialmente manejados y para algunas aplicaciones del hidrógeno como combustible son suficientes. Sin embargo, en aplicaciones como el transporte se requiere almacenar mayores cantidades de hidrógeno para ofrecer autonomía en los vehículos. Por ello, se están desarrollando nuevos medios para almacenar hidrógeno de una manera más compacta, esto es, con mayor densidad de energía (energía por unidad de volumen ó de peso). Alternativas relativamente comerciales para ello son los tanques de hidruros metálicos, los cuales contienen aleaciones que son capaces de absorber hidrógeno entre sus átomos metálicos de tal manera que los átomos de hidrógeno se encuentran entre sí, más cerca que cuando el gas está licuado. Esto proporciona la posibilidad de almacenar hidrógeno en un sistema de alta densidad energética.

Los hidruros tienen la desventaja de ser pesados y solamente aceptar un bajo porcentaje del gas en relación a su peso. Esto hace que otros medios más ligeros de almacenar en forma sólida al hidrógeno sean estudiados, un ejemplo de ellos es el carbón.

Algunas estrategias para utilizar hidrógeno en algunas aplicaciones que no requieren moverse (i.e. estacionarias) consideran el almacenamiento (e incluso el transporte) de un compuesto que contenga hidrógeno para antes de su uso ser transformado en hidrógeno combustible en el propio sitio de consumo. Por ejemplo, una hidrogenara (substituto de una gasolinera) podría recibir gas natural y almacenarlo para estar convirtiéndolo en hidrógeno previo a su despacho en los autos. Esta estrategia tiene el sentido de utilizar infraestructura ya existente, aunque existen retos técnicos para la transformación de gas natural a hidrógeno en baja escala. La ciencia y la ingeniería están trabajando para resolver estos retos y hacer realidad el almacenamiento del hidrógeno para su aprovechamiento como combustible limpio.

El mayor beneficio del uso de hidrógeno como combustible se alcanza cuando éste se emplea en dispositivos de

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