El hidrógeno es el elemento químico más abundante en el universo y fue descubierto en 1766 por el químico suizo Henry Cavendish. Sin embargo, su uso como combustible no se desarrolló hasta el siglo XIX, cuando el científico francés Jean-François Pilatre de Rozier utilizó hidrógeno para llenar globos aerostáticos. A finales del siglo XIX y principios del XX, el uso del hidrógeno como combustible en motores de combustión interna comenzó a estudiarse, pero finalmente fue reemplazado por el petróleo debido a su mayor facilidad de almacenamiento y transporte. En la década de 1950 y 1960, el desarrollo de la tecnología de pilas de combustible y vehículos impulsados por hidrógeno resurgió el interés en el hidrógeno como combustible. Actualmente, se está investigando el uso del hidrógeno como una fuente de energía renovable y sostenible para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y reemplazar los combustibles fósiles.
El hidrógeno es un gas incoloro e inodoro que puede combinarse con otras moléculas para formar una amplia gama de compuestos diferentes con diferentes propiedades. Por ejemplo, una de las formas más comunes de hidrógeno es el agua o H2O. El hidrógeno forma compuestos químicos con muchos tipos diferentes de átomos, incluidos oxígeno, nitrógeno, flúor, cloro y carbono. Los compuestos como el amoníaco y el metanol se producen por una reacción entre el hidrógeno y estos otros elementos. Hay muchas otras formas útiles de hidrógeno que se pueden formar combinando hidrógeno con diferentes elementos. Cada uno de estos compuestos tiene sus propias propiedades especiales y se puede utilizar para diferentes propósitos.
El hidrógeno es una fuente de energía versátil, abundante y renovable. Gracias a los avances tecnológicos, actualmente existen varias formas de generar hidrógeno como fuente de energía. Los tipos de hidrógeno que pueden generarse incluyen el hidrógeno verde (creado a partir de energías renovables como la eólica o la solar), el hidrógeno azul (creado a partir de gas natural pero con dióxido de carbono secuestrado) y el hidrógeno gris (creado mediante reformado de metano al vapor con dióxido de carbono emitido). La demanda de tecnologías basadas en el hidrógeno sigue creciendo rápidamente, sobre todo para su uso en el transporte, las pilas de combustible y las aplicaciones de calefacción. El hidrógeno es una poderosa herramienta para reducir las emisiones en todos los sectores y ofrece un inmenso potencial para crear soluciones energéticas más limpias y sostenibles.
El hidrógeno ha cautivado la atención de muchos debido a su amplia gama de usos. Este gas se utiliza de diversas formas, desde la producción de energía hasta las pilas de combustible, entre otras. Existen varios tipos de hidrógeno, desde el combustible (H2) hasta fuentes renovables como el biogás y la electrólisis. Con la ayuda de las tecnologías de generación de hidrógeno, esta increíble fuente de energía puede producirse y emplearse para diversos fines. Más allá de su capacidad para producir electricidad o propulsar vehículos, el hidrógeno también tiene potencial para su uso en ámbitos tan diversos como el diagnóstico médico por imagen y la fabricación de materiales aeroespaciales. A medida que las tecnologías de generación de hidrógeno sigan expandiéndose y desarrollándose, las posibilidades de aprovechamiento de este versátil recurso serán aún mayores.
Tecnologías para generar Hidrógeno
Hay varias tecnologías para generar hidrógeno, pero las más comunes son la electrolisis del agua, la reforma química del metano y la captura y almacenamiento de CO2.
Electrolisis del agua H2O: Es un proceso en el cual se utiliza electricidad para separar el agua en oxígeno e hidrógeno mediante la aplicación de una corriente eléctrica en un electrodo de catalizador. El hidrógeno se recolecta en el polo negativo y el oxígeno en el polo positivo. Es una forma «limpia» de generar hidrógeno ya que el único subproducto es oxígeno.
Reforma química del metano CH4: Es un proceso en el cual el metano (CH4) se combina con vapor de agua para producir hidrógeno y dióxido de carbono mediante un catalizador. Aunque es una forma eficiente de generar hidrógeno, este proceso emite CO2 y no es considerado como «limpio».
Captura y almacenamiento de CO2: Es un proceso en el cual el CO2 es capturado de las emisiones de combustión de combustibles fósiles y almacenado en forma segura. El CO2 capturado puede ser utilizado como feedstock para generar hidrógeno mediante la reacción con agua, un proceso conocido como reacción de carbonato. Es una forma «limpia» de generar hidrógeno ya que se utiliza CO2 capturado previamente y se genera oxígeno.
Consumo de energía de los electrolizadores
La cantidad de energía consumida por un electrolizador de hidrógeno y la cantidad de hidrógeno producido varía dependiendo del tamaño y la eficiencia del electrolizador. En general, los electrolizadores más eficientes consumen menos energía y producen más hidrógeno.
La eficiencia del electrolizador se mide en términos de la relación entre la cantidad de energía eléctrica utilizada y la cantidad de hidrógeno producido, conocida como el rendimiento de la electrolisis. El rendimiento de la electrolisis típicamente varía entre el 80% y el 85%. Esto significa que, si se utiliza 1 kWh de energía eléctrica, se pueden producir entre 0.8 y 0.85 kWh de hidrógeno.
Sin embargo, los rendimientos pueden variar dependiendo de varios factores como la temperatura del agua, la presión y la concentración de iones en el agua. También hay electrolizadores en el mercado con rendimientos superiores al 90% y algunos estudios científicos han logrado rendimientos del 95%.