Este documento describe varios métodos para obtener hidrógeno, siendo el más usado actualmente el reformado de metano. También analiza el proceso de reformado de metanol para producir hidrógeno, el cual involucra varias reacciones químicas. Finalmente, presenta un cuadro comparativo de los costos y temperaturas requeridos para diferentes métodos de producción de hidrógeno a partir del reformado de metanol.
El documento describe el proceso Claus para la recuperación de azufre de gases de refinería. El proceso Claus consiste en una combustión parcial seguida de reacciones catalíticas para convertir H2S en azufre elemental. El rendimiento máximo es del 95% con un solo paso, pero procesos de dos etapas como Claus modificado o oxidación directa pueden lograr hasta el 98%.
Produccion de Amoniaco a partir del Gas Natural
CONTENIDO
1. Materias Primas
2. Proceso
3. Tecnologías
4. Condiciones de Operación
5. Mercado Global, Latinoamericano y Peruano
6. Conclusiones
El hidrocraqueo es un proceso catalítico que convierte materias primas de alto peso molecular en productos más ligeros mediante hidrogenación y craqueo. El proceso involucra la alimentación de petróleo e hidrógeno a un reactor donde ocurren las reacciones, y luego la separación y destilación de los productos. Las variables clave que afectan el rendimiento incluyen la temperatura, presión de hidrógeno, velocidad espacial y relación H2/carga.
La ingeniería química petrolera permite reducir los compuestos de azufre presentes en naftas como mercaptanos, sulfuros, disulfuros y tiofenos mediante procesos catalíticos que utilizan catalizadores como CoMo/g-Al2O3. Estos procesos se llevan a cabo en reactores de lecho fijo a temperaturas entre 329-350°C y presiones de 100-3000 psig para producir naftas con menor contenido de azufre.
El documento describe el proceso de reformado catalítico utilizado para aumentar el octanaje de las naftas. El proceso involucra varias reacciones químicas como la deshidrogenación, isomerización y craqueo con hidrógeno que convierten las parafinas, olefinas y naftenos en la nafta en aromáticos de mayor octanaje. El proceso requiere una preparación cuidadosa de la alimentación y el control estricto de parámetros como la temperatura y presión para favorecer las reacciones deseadas y obtener un product
Este documento presenta el reporte de una práctica de laboratorio para determinar experimentalmente el coeficiente de difusión de la acetona en aire utilizando un tubo de Stefan. Se desarrolló un modelo matemático considerando el transporte difusivo de la acetona en el aire y se midió el cambio en la altura de la acetona en el tubo para diferentes temperaturas. Los valores experimentales del coeficiente de difusión se compararon con los teóricos.
Este documento presenta los primeros pasos para simular un proceso químico en Hysys. En primer lugar, se introduce la lista de componentes y el modelo de ecuaciones de estado. Luego, se dibuja el diagrama de proceso introduciendo las corrientes de entrada y salida de cada equipo como el mezclador, separador, bomba y cambiador de calor. Finalmente, se define la reacción química cinética en el reactor químico antes de simular el proceso completo para obtener propilenglicol.
El documento describe el proceso CATADIENE para la producción de 1,3-butadieno a partir de la deshidrogenación de n-butano. El proceso implica la deshidrogenación catalítica de n-butano en reactores de lecho fijo seguida de la compresión, recuperación y purificación del butadieno producto. Las variables clave del proceso son la temperatura de 575-625°C y la presión de 0.14-0.24 bar en los reactores. El documento también analiza la viabilidad de implementar este proceso en Per
El documento describe el proceso Claus para la recuperación de azufre de gases de refinería. El proceso Claus consiste en una combustión parcial seguida de reacciones catalíticas para convertir H2S en azufre elemental. El rendimiento máximo es del 95% con un solo paso, pero procesos de dos etapas como Claus modificado o oxidación directa pueden lograr hasta el 98%.
Produccion de Amoniaco a partir del Gas Natural
CONTENIDO
1. Materias Primas
2. Proceso
3. Tecnologías
4. Condiciones de Operación
5. Mercado Global, Latinoamericano y Peruano
6. Conclusiones
El hidrocraqueo es un proceso catalítico que convierte materias primas de alto peso molecular en productos más ligeros mediante hidrogenación y craqueo. El proceso involucra la alimentación de petróleo e hidrógeno a un reactor donde ocurren las reacciones, y luego la separación y destilación de los productos. Las variables clave que afectan el rendimiento incluyen la temperatura, presión de hidrógeno, velocidad espacial y relación H2/carga.
La ingeniería química petrolera permite reducir los compuestos de azufre presentes en naftas como mercaptanos, sulfuros, disulfuros y tiofenos mediante procesos catalíticos que utilizan catalizadores como CoMo/g-Al2O3. Estos procesos se llevan a cabo en reactores de lecho fijo a temperaturas entre 329-350°C y presiones de 100-3000 psig para producir naftas con menor contenido de azufre.
El documento describe el proceso de reformado catalítico utilizado para aumentar el octanaje de las naftas. El proceso involucra varias reacciones químicas como la deshidrogenación, isomerización y craqueo con hidrógeno que convierten las parafinas, olefinas y naftenos en la nafta en aromáticos de mayor octanaje. El proceso requiere una preparación cuidadosa de la alimentación y el control estricto de parámetros como la temperatura y presión para favorecer las reacciones deseadas y obtener un product
Este documento presenta el reporte de una práctica de laboratorio para determinar experimentalmente el coeficiente de difusión de la acetona en aire utilizando un tubo de Stefan. Se desarrolló un modelo matemático considerando el transporte difusivo de la acetona en el aire y se midió el cambio en la altura de la acetona en el tubo para diferentes temperaturas. Los valores experimentales del coeficiente de difusión se compararon con los teóricos.
Este documento presenta los primeros pasos para simular un proceso químico en Hysys. En primer lugar, se introduce la lista de componentes y el modelo de ecuaciones de estado. Luego, se dibuja el diagrama de proceso introduciendo las corrientes de entrada y salida de cada equipo como el mezclador, separador, bomba y cambiador de calor. Finalmente, se define la reacción química cinética en el reactor químico antes de simular el proceso completo para obtener propilenglicol.
El documento describe el proceso CATADIENE para la producción de 1,3-butadieno a partir de la deshidrogenación de n-butano. El proceso implica la deshidrogenación catalítica de n-butano en reactores de lecho fijo seguida de la compresión, recuperación y purificación del butadieno producto. Las variables clave del proceso son la temperatura de 575-625°C y la presión de 0.14-0.24 bar en los reactores. El documento también analiza la viabilidad de implementar este proceso en Per
La catálisis heterogénea ocurre cuando el catalizador y los reactivos se encuentran en fases diferentes, lo que proporciona una superficie para la reacción. Un ejemplo clave es el proceso Haber, donde el nitrógeno gaseoso y el hidrógeno se convierten en amoníaco sólido utilizando un catalizador de hierro a altas presiones y temperaturas, permitiendo abastecer de fertilizantes a una gran parte de la población mundial. Sin embargo, el exceso de fertilizantes también causa problemas ambientales como la e
El documento presenta un resumen sobre diagramas de fase para sistemas de dos y tres componentes. Explica la regla de las fases de Gibbs, los diferentes tipos de equilibrios que pueden presentarse en un diagrama de fase binario como equilibrio líquido-vapor, líquido-líquido y sólido-líquido. También introduce conceptos básicos sobre diagramas de fase ternarios como el triángulo de concentraciones y los diferentes tipos de sistemas ternarios con y sin solución sólida.
1) El craqueo catalítico es un proceso químico que convierte fracciones de petróleo de alto punto de ebullición en productos más livianos como gasolina, utilizando un catalizador. 2) Se usa ampliamente en aproximadamente 400 refinerías en todo el mundo y ha sido uno de los logros más importantes del siglo XX. 3) El catalizador usado es un polvo fino compuesto principalmente de zeolita, que le confiere actividad y selectividad para el craqueo, mejorando la eficiencia del proceso y la calidad de
Este documento describe los fundamentos de la transferencia de masa en procesos industriales como la destilación, absorción, adsorción y secado. Explica conceptos clave como concentraciones, velocidades y flujos de masa en mezclas, y presenta las leyes que rigen el flujo difusivo y la ecuación de continuidad para sistemas con transferencia de masa. El objetivo es proporcionar una introducción a los mecanismos de transferencia de masa y sus aplicaciones en operaciones unitarias industriales.
El documento trata sobre la psicrometría y el uso del diagrama psicrométrico. Explica que la psicrometría estudia las propiedades del aire húmedo y su efecto en materiales y confort humano. Luego describe cómo el diagrama psicrométrico permite representar y calcular propiedades como la temperatura seca y húmeda, humedad absoluta y relativa, punto de rocío y entalpía. Finalmente, presenta ejemplos sobre cómo usar el diagrama para calcular la cantidad de calor necesaria para camb
Este documento presenta una introducción a los diferentes tipos de intercambiadores de calor, incluyendo definiciones y clasificaciones. El objetivo es familiarizar a los estudiantes con los intercambiadores de calor más utilizados a nivel industrial para que puedan seleccionar el más adecuado para una aplicación determinada. Se explican conceptos como calentadores, enfriadores, condensadores, evaporadores, rehervidores y generadores de vapor. Además, se indica que aunque el diseño de estos equipos es similar, los cálculos de los coef
Este documento describe el proceso de destilación atmosférica utilizado para fraccionar el petróleo crudo en sus diferentes productos. La destilación atmosférica separa la mezcla de hidrocarburos del petróleo crudo en fracciones con diferentes puntos de ebullición mediante la aplicación de calor y la condensación de los vapores en una torre de destilación. Algunos de los principales productos obtenidos incluyen gasolina, queroseno, diesel y asfalto. El documento explica conceptos como el punto de ebullición
El documento presenta los fundamentos de la transferencia de masa, definiendo conceptos como concentraciones, velocidades y flujos de componentes en una mezcla. Explica que la transferencia de masa ocurre en mezclas de dos o más componentes y es fundamental en procesos industriales como destilación, extracción y secado. Introduce las leyes de Fick para cuantificar el flujo difusivo y cómo se aplican en la ecuación de continuidad para describir transferencia de masa unidimensional en estado estacionario.
Este documento presenta información sobre diferentes temas relacionados con la transferencia de masa, incluyendo la ley de Fick, difusividad de gases, coeficientes de difusión, problemas de difusión en estado estacionario y equimolar, y aplicaciones de balance de materia. También cubre temas como difusión en líquidos y sólidos, así como modelos matemáticos para describir la difusión en medios porosos. Finalmente, propone una serie de problemas para aplicar los conceptos y ecuaciones presentados.
Este documento describe las dimensiones fundamentales y derivadas, así como los sistemas de unidades más utilizados en ingeniería. Las dimensiones fundamentales son longitud, masa, tiempo y temperatura, mientras que las derivadas se expresan en función de estas. Los sistemas incluyen el Sistema Internacional (SI), el inglés y el métrico, cada uno con unidades específicas para longitud, masa, tiempo, fuerza y energía.
Este documento presenta la resolución de dos problemas relacionados con la cinética química de primer y segundo orden en reactores intermitentes. En el primer problema, se calcula el tiempo necesario para alcanzar una conversión del 75% para una reacción de primer orden, obteniendo un tiempo de 7.32 minutos. En el segundo problema, se repite el cálculo para una cinética de segundo orden, determinando que el tiempo requerido es de 10 minutos.
El documento describe el proceso de producción de amoniaco. Las materias primas necesarias son nitrógeno e hidrógeno, donde el nitrógeno se obtiene del aire y el hidrógeno del gas de síntesis. La reacción clave es la combinación de nitrógeno e hidrógeno para producir amoniaco. El 92% del hidrógeno producido se utiliza en la industria química, siendo la producción de amoniaco su principal aplicación.
Este documento describe los procesos de craqueo catalítico y tratamiento con hidrógeno utilizados en la refinación del petróleo. Explica los diferentes tipos de craqueo térmico y catalítico, incluyendo sus mecanismos y productos. El craqueo catalítico descompone hidrocarburos complejos en moléculas más simples para crear productos más valiosos como gasolina y gasóleo. El hidrocraqueo trata crudos con alto contenido de azufre para mejorar la calidad de los productos.
Este documento describe las propiedades de las mezclas de gases y vapores, con un enfoque en el aire húmedo. Explica que el vapor de agua en el aire atmosférico se puede modelar como un gas ideal a bajas presiones y temperaturas. Define la humedad relativa como la razón entre la presión de vapor en una muestra de aire y la presión de saturación a la misma temperatura, e introduce la humedad específica como la razón entre la masa de vapor de agua y la masa de aire seco en una muestra.
1.2 Procesos de combustion MaqYEqTerm Eq.2.pptxEzraFernandez7
Este documento describe los procesos de combustión teóricos y reales, comparando la combustión completa, estequiométrica e incompleta. Explica que la combustión completa transforma todo el combustible en productos, mientras que la combustión real usa más aire para facilitar la combustión y controlar la temperatura. También presenta el equipo Orsat para medir la composición de los gases de combustión.
Este documento presenta conceptos fundamentales de termodinámica de soluciones, incluyendo definiciones de disolución, propiedades parciales, potencial químico, fugacidad, coeficiente de fugacidad, solución ideal y propiedades en exceso. Explica métodos para calcular propiedades parciales y correlaciones generalizadas para el coeficiente de fugacidad, como la ecuación de Redlich-Kwong. El documento provee una introducción a estos temas clave de termodinámica aplicada a sistemas de sol
La destilación al vacío es un proceso de separación que se utiliza cuando la temperatura de ebullición del compuesto a destilar es demasiado alta o puede descomponerse a alta temperatura. Se reduce la presión para disminuir el punto de ebullición de la mezcla sin descomponerla. Se aplica principalmente en la industria petrolera y farmacéutica para purificar productos inestables térmicamente como vitaminas.
Este documento presenta un resumen de conceptos clave de termodinámica de soluciones como: potencial químico termodinámico, propiedades termodinámicas de mezclas, energía de Gibbs, fugacidad y coeficiente de fugacidad. También explica métodos para determinar el coeficiente de fugacidad en gases puros, líquidos puros y el coeficiente de actividad. Finalmente, introduce modelos como NRTL y UNIQUAC para describir soluciones no ideales.
El documento proporciona información sobre varios procesos de refinación de petróleo crudo, incluida la destilación, craqueo catalítico, craqueo térmico y reforming de naftas. Explica que la destilación separa los hidrocarburos en la refinería según su punto de ebullición, mientras que otros procesos como el craqueo catalítico y térmico rompen cadenas largas de hidrocarburos para producir combustibles más valiosos. El documento también describe brevemente los beneficios económic
Este documento resume las posibilidades del hidrógeno como vector energético en la generación termoeléctrica. Explica que el hidrógeno puede producirse a partir de fuentes renovables como la biomasa, eólica y solar a través de procesos como la gasificación, electrolisis y fotólisis. También puede almacenarse y utilizarse como combustible en motogeneradores, turbinas y células de combustible para generar electricidad, especialmente durante los picos de demanda. El hidrógeno ofrece una forma de almacen
Este documento trata sobre el hidrógeno, incluyendo su descubrimiento, características, métodos de obtención, aplicaciones e importancia. El hidrógeno es el elemento químico más ligero y abundante en el universo, y fue descubierto formalmente por Henry Cavendish en 1766. Tiene aplicaciones como combustible en pilas de combustible, vehículos de hidrógeno y bombas de hidrógeno, aunque también representa algunos riesgos debido a su alta inflamabilidad.
La catálisis heterogénea ocurre cuando el catalizador y los reactivos se encuentran en fases diferentes, lo que proporciona una superficie para la reacción. Un ejemplo clave es el proceso Haber, donde el nitrógeno gaseoso y el hidrógeno se convierten en amoníaco sólido utilizando un catalizador de hierro a altas presiones y temperaturas, permitiendo abastecer de fertilizantes a una gran parte de la población mundial. Sin embargo, el exceso de fertilizantes también causa problemas ambientales como la e
El documento presenta un resumen sobre diagramas de fase para sistemas de dos y tres componentes. Explica la regla de las fases de Gibbs, los diferentes tipos de equilibrios que pueden presentarse en un diagrama de fase binario como equilibrio líquido-vapor, líquido-líquido y sólido-líquido. También introduce conceptos básicos sobre diagramas de fase ternarios como el triángulo de concentraciones y los diferentes tipos de sistemas ternarios con y sin solución sólida.
1) El craqueo catalítico es un proceso químico que convierte fracciones de petróleo de alto punto de ebullición en productos más livianos como gasolina, utilizando un catalizador. 2) Se usa ampliamente en aproximadamente 400 refinerías en todo el mundo y ha sido uno de los logros más importantes del siglo XX. 3) El catalizador usado es un polvo fino compuesto principalmente de zeolita, que le confiere actividad y selectividad para el craqueo, mejorando la eficiencia del proceso y la calidad de
Este documento describe los fundamentos de la transferencia de masa en procesos industriales como la destilación, absorción, adsorción y secado. Explica conceptos clave como concentraciones, velocidades y flujos de masa en mezclas, y presenta las leyes que rigen el flujo difusivo y la ecuación de continuidad para sistemas con transferencia de masa. El objetivo es proporcionar una introducción a los mecanismos de transferencia de masa y sus aplicaciones en operaciones unitarias industriales.
El documento trata sobre la psicrometría y el uso del diagrama psicrométrico. Explica que la psicrometría estudia las propiedades del aire húmedo y su efecto en materiales y confort humano. Luego describe cómo el diagrama psicrométrico permite representar y calcular propiedades como la temperatura seca y húmeda, humedad absoluta y relativa, punto de rocío y entalpía. Finalmente, presenta ejemplos sobre cómo usar el diagrama para calcular la cantidad de calor necesaria para camb
Este documento presenta una introducción a los diferentes tipos de intercambiadores de calor, incluyendo definiciones y clasificaciones. El objetivo es familiarizar a los estudiantes con los intercambiadores de calor más utilizados a nivel industrial para que puedan seleccionar el más adecuado para una aplicación determinada. Se explican conceptos como calentadores, enfriadores, condensadores, evaporadores, rehervidores y generadores de vapor. Además, se indica que aunque el diseño de estos equipos es similar, los cálculos de los coef
Este documento describe el proceso de destilación atmosférica utilizado para fraccionar el petróleo crudo en sus diferentes productos. La destilación atmosférica separa la mezcla de hidrocarburos del petróleo crudo en fracciones con diferentes puntos de ebullición mediante la aplicación de calor y la condensación de los vapores en una torre de destilación. Algunos de los principales productos obtenidos incluyen gasolina, queroseno, diesel y asfalto. El documento explica conceptos como el punto de ebullición
El documento presenta los fundamentos de la transferencia de masa, definiendo conceptos como concentraciones, velocidades y flujos de componentes en una mezcla. Explica que la transferencia de masa ocurre en mezclas de dos o más componentes y es fundamental en procesos industriales como destilación, extracción y secado. Introduce las leyes de Fick para cuantificar el flujo difusivo y cómo se aplican en la ecuación de continuidad para describir transferencia de masa unidimensional en estado estacionario.
Este documento presenta información sobre diferentes temas relacionados con la transferencia de masa, incluyendo la ley de Fick, difusividad de gases, coeficientes de difusión, problemas de difusión en estado estacionario y equimolar, y aplicaciones de balance de materia. También cubre temas como difusión en líquidos y sólidos, así como modelos matemáticos para describir la difusión en medios porosos. Finalmente, propone una serie de problemas para aplicar los conceptos y ecuaciones presentados.
Este documento describe las dimensiones fundamentales y derivadas, así como los sistemas de unidades más utilizados en ingeniería. Las dimensiones fundamentales son longitud, masa, tiempo y temperatura, mientras que las derivadas se expresan en función de estas. Los sistemas incluyen el Sistema Internacional (SI), el inglés y el métrico, cada uno con unidades específicas para longitud, masa, tiempo, fuerza y energía.
Este documento presenta la resolución de dos problemas relacionados con la cinética química de primer y segundo orden en reactores intermitentes. En el primer problema, se calcula el tiempo necesario para alcanzar una conversión del 75% para una reacción de primer orden, obteniendo un tiempo de 7.32 minutos. En el segundo problema, se repite el cálculo para una cinética de segundo orden, determinando que el tiempo requerido es de 10 minutos.
El documento describe el proceso de producción de amoniaco. Las materias primas necesarias son nitrógeno e hidrógeno, donde el nitrógeno se obtiene del aire y el hidrógeno del gas de síntesis. La reacción clave es la combinación de nitrógeno e hidrógeno para producir amoniaco. El 92% del hidrógeno producido se utiliza en la industria química, siendo la producción de amoniaco su principal aplicación.
Este documento describe los procesos de craqueo catalítico y tratamiento con hidrógeno utilizados en la refinación del petróleo. Explica los diferentes tipos de craqueo térmico y catalítico, incluyendo sus mecanismos y productos. El craqueo catalítico descompone hidrocarburos complejos en moléculas más simples para crear productos más valiosos como gasolina y gasóleo. El hidrocraqueo trata crudos con alto contenido de azufre para mejorar la calidad de los productos.
Este documento describe las propiedades de las mezclas de gases y vapores, con un enfoque en el aire húmedo. Explica que el vapor de agua en el aire atmosférico se puede modelar como un gas ideal a bajas presiones y temperaturas. Define la humedad relativa como la razón entre la presión de vapor en una muestra de aire y la presión de saturación a la misma temperatura, e introduce la humedad específica como la razón entre la masa de vapor de agua y la masa de aire seco en una muestra.
1.2 Procesos de combustion MaqYEqTerm Eq.2.pptxEzraFernandez7
Este documento describe los procesos de combustión teóricos y reales, comparando la combustión completa, estequiométrica e incompleta. Explica que la combustión completa transforma todo el combustible en productos, mientras que la combustión real usa más aire para facilitar la combustión y controlar la temperatura. También presenta el equipo Orsat para medir la composición de los gases de combustión.
Este documento presenta conceptos fundamentales de termodinámica de soluciones, incluyendo definiciones de disolución, propiedades parciales, potencial químico, fugacidad, coeficiente de fugacidad, solución ideal y propiedades en exceso. Explica métodos para calcular propiedades parciales y correlaciones generalizadas para el coeficiente de fugacidad, como la ecuación de Redlich-Kwong. El documento provee una introducción a estos temas clave de termodinámica aplicada a sistemas de sol
La destilación al vacío es un proceso de separación que se utiliza cuando la temperatura de ebullición del compuesto a destilar es demasiado alta o puede descomponerse a alta temperatura. Se reduce la presión para disminuir el punto de ebullición de la mezcla sin descomponerla. Se aplica principalmente en la industria petrolera y farmacéutica para purificar productos inestables térmicamente como vitaminas.
Este documento presenta un resumen de conceptos clave de termodinámica de soluciones como: potencial químico termodinámico, propiedades termodinámicas de mezclas, energía de Gibbs, fugacidad y coeficiente de fugacidad. También explica métodos para determinar el coeficiente de fugacidad en gases puros, líquidos puros y el coeficiente de actividad. Finalmente, introduce modelos como NRTL y UNIQUAC para describir soluciones no ideales.
El documento proporciona información sobre varios procesos de refinación de petróleo crudo, incluida la destilación, craqueo catalítico, craqueo térmico y reforming de naftas. Explica que la destilación separa los hidrocarburos en la refinería según su punto de ebullición, mientras que otros procesos como el craqueo catalítico y térmico rompen cadenas largas de hidrocarburos para producir combustibles más valiosos. El documento también describe brevemente los beneficios económic
Este documento resume las posibilidades del hidrógeno como vector energético en la generación termoeléctrica. Explica que el hidrógeno puede producirse a partir de fuentes renovables como la biomasa, eólica y solar a través de procesos como la gasificación, electrolisis y fotólisis. También puede almacenarse y utilizarse como combustible en motogeneradores, turbinas y células de combustible para generar electricidad, especialmente durante los picos de demanda. El hidrógeno ofrece una forma de almacen
Este documento trata sobre el hidrógeno, incluyendo su descubrimiento, características, métodos de obtención, aplicaciones e importancia. El hidrógeno es el elemento químico más ligero y abundante en el universo, y fue descubierto formalmente por Henry Cavendish en 1766. Tiene aplicaciones como combustible en pilas de combustible, vehículos de hidrógeno y bombas de hidrógeno, aunque también representa algunos riesgos debido a su alta inflamabilidad.
Este documento describe el funcionamiento y tipos de celdas de combustible. Explica que las celdas de combustible convierten la energía química de una reacción en energía eléctrica de manera continua mediante reacciones electroquímicas. Luego describe los componentes básicos de una celda de combustible y los principios de funcionamiento. Finalmente resume los diferentes tipos de celdas de combustible, incluyendo las de membrana de intercambio de protones, carbonato fundido, óxido sólido y alcalinas.
Este documento describe varias tecnologías para la producción de hidrógeno, incluido el procesamiento de combustibles, reformado con vapor, oxidación parcial, reformado autotérmico y pirolisis. También discute los catalizadores comúnmente utilizados como níquel, rutenio y platino. Finalmente, concluye que el desarrollo de estas tecnologías puede reducir la dependencia de los combustibles fósiles y que se necesita más investigación en sistemas de purificación de combustible como la desulfuración.
El documento proporciona información sobre el hidrógeno, el elemento químico más simple. Explica que el hidrógeno constituye el 75% de la masa del universo y el 90% de los átomos, a pesar de ocupar solo el puesto 15 en abundancia en la Tierra. También resume las propiedades físicas y químicas del hidrógeno, sus isótopos, estados de agregación, principales compuestos e importantes aplicaciones como combustible espacial y en reacciones nucleares.
NTDA Energía Eficiencia energética Hidrógeno y Pilas de Combustiblejboix
El documento describe la empresa NTDA Energía, una consultora energética especializada en hidrógeno, pilas de combustible y energías renovables. La empresa busca transformar el sistema energético global hacia opciones más sostenibles mediante proyectos de eficiencia energética, generación de energía estacionaria y energía para transporte. NTDA ofrece servicios de consultoría, tecnologías innovadoras y ha establecido una red de colaboraciones a nivel académico y corporativo.
El documento discute las ventajas del hidrógeno como combustible renovable y con mayor rendimiento que la gasolina. Sin embargo, aún existen desafíos para su uso generalizado como el almacenamiento y la falta de apoyo político e inversión para desarrollar la tecnología. Aunque el hidrógeno es renovable y no contamina, reemplazar la gasolina requiere superar obstáculos técnicos y cambios en la infraestructura para su distribución y uso en vehículos.
El documento describe los procesos involucrados en una refinería de petróleo. Una refinería recibe petróleo crudo y lo procesa mediante operaciones como fraccionamiento, desintegración, reformado y mezcla para producir derivados como gasolina, diesel y asfalto. El proceso involucra catorce unidades principales como destilación primaria, hidrodesulfurización, reformado e isomerización.
Existen dos normas principales para la simbología en diagramas de flujo: la norma ASME desarrollada por la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos y la norma ANSI desarrollada por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares. La norma ASME es más limitada para diagramación administrativa, mientras que la norma ANSI se ha adoptado ampliamente para representar flujos de información electrónica. El analista debe decidir cuál norma o combinación usar dependiendo de los requisitos del proyecto de diagramación administrativa.
El documento trata sobre los vehículos de hidrógeno. Explica que el hidrógeno es un combustible limpio que sólo produce vapor de agua como subproducto de su combustión. Sin embargo, el almacenamiento y transporte del hidrógeno es complicado debido a su bajo peso específico. Los vehículos de hidrógeno funcionan ya sea quemando hidrógeno en un motor de combustión o usando celdas de combustible de hidrógeno, ambos de forma más limpia que los vehículos convencionales.
Este documento presenta una investigación sobre el hidrógeno como combustible vehicular. Resume los métodos para obtener hidrógeno, como la electrólisis del agua y la reformación de hidrocarburos. El objetivo general es reducir los costos energéticos de obtención del hidrógeno mediante el uso de fuentes renovables y métodos alternativos. El hidrógeno ofrece ventajas como cero emisiones, pero su implementación requiere superar retos tecnológicos y económicos.
El documento describe las pilas de combustible y la cogeneración. En cuanto a las pilas de combustible, resume sus principios de funcionamiento, los tipos principales y sus características, ventajas y desventajas, y aplicaciones como la automoción y la generación eléctrica doméstica. En cuanto a la cogeneración, explica que aprovecha el calor residual de la generación eléctrica para usos térmicos como vapor o agua caliente, mejorando la eficiencia energética.
El hidrógeno se utiliza ampliamente en la industria química, metalúrgica y energética. En la industria química, se usa en la síntesis de amoniaco y en procesos de refinería. También se emplea como combustible en motores, turbinas de gas y para generar electricidad, produciendo solo vapor de agua al quemarse.
Este documento describe el hidrógeno como una posible fuente de energía del futuro. Explica que el hidrógeno se puede obtener a través de la electrólisis del agua o la gasificación de combustibles fósiles. Luego se detalla cómo funcionan las celdas de combustible de hidrógeno para generar electricidad a partir de una reacción entre el hidrógeno y el oxígeno. Finalmente, se mencionan algunos ejemplos actuales del uso del hidrógeno en vehículos y generación eléctrica.
El documento discute el uso del hidrógeno como combustible, incluyendo su producción, almacenamiento y aplicaciones. Explica que la mayoría del hidrógeno se produce a partir de combustibles fósiles y que la electrólisis del agua es una alternativa más limpia. También describe el uso de hidrógeno en motores de combustión interna y células de combustible, señalando que las células de combustible tienen mayores rendimientos que los motores térmicos.
El documento discute el uso del hidrógeno como combustible, incluyendo su producción, almacenamiento y aplicaciones. Explica que la mayoría del hidrógeno se produce a partir de combustibles fósiles y que la electrólisis del agua es una alternativa más limpia. También describe el uso de hidrógeno en motores de combustión interna y células de combustible, señalando que las células de combustible tienen mayores rendimientos que los motores térmicos.
Este documento presenta información sobre vehículos de hidrógeno. Explica que el hidrógeno puede usarse como combustible en celdas de combustible para generar electricidad y así impulsar vehículos. Describe los métodos para producir y almacenar hidrógeno, así como las ventajas y desafíos de usar celdas de combustible en vehículos en comparación con motores de combustión interna. El documento concluye que los vehículos híbridos de hidrógeno y gasolina tienen potencial para acelerar la adopción del hid
El documento describe una tecnología llamada Hidro-Gasificación Catalítica con Plasma (HGCP) que puede valorizar una amplia gama de residuos convirtiéndolos en un gas de síntesis que puede usarse para generar energía eléctrica y térmica de manera limpia y eficiente. La tecnología es ofrecida por OpenMS y su socio BluePlasma Power para instalaciones de pequeña y gran escala capaces de tratar diversos tipos de residuos.
El documento describe diferentes tipos de centrales térmicas, incluyendo centrales termoeléctricas convencionales que usan carbón, petróleo o gas natural; centrales de ciclo combinado con mayor eficiencia; e impactos ambientales como emisiones de gases de efecto invernadero. También resume brevemente la historia de las centrales térmicas desde la primera en 1882 y el estado actual de las centrales de gas en España.
Por: Fernando Sánchez mayo 2013
cenmec@hotmail.es
PIROLISIS
Tchobanoglous et al. (1994) describe que este tipo de tratamiento por sus alcances en cuanto a la reducción del volumen de los residuos y la recuperación de energía, se ha catalogado como un elemento importante dentro de diferentes sistemas de gestión de residuos sólidos. , estos sistemas se clasifican según sean sus requerimientos de oxígeno en:
Combustión estequiométrica: Cuando la cantidad de oxígeno es la exactamente necesaria para la combustión total.
Combustión con exceso de aire: Combustión realizada con oxígeno en exceso sobre las necesidades estequiométricas. Para asegurar que el aire llegue a todas partes en los residuos, se incrementa la mezcla y las turbulencias del mismo, con el uso adicional de oxígeno.
Gasificación: Combustión parcial bajo condiciones subestequiométricas.
Pirólisis: Procesamiento térmico de residuos en ausencia completa de oxígeno.
Incineración
Es una tecnología usada con frecuencia. Se refiere al procesamiento térmico de los residuos sólidos, en el que se desarrolla una combustión controlada que transforma los residuos mediante oxidación química con cantidades de oxígeno estequiométricas o en exceso de aire (Tchobanoglous et al. 1994). Con este proceso se consigue una reducción significativa del peso (70%) y del volumen (80 – 90%) de los residuos sólidos tratados; sin embargo, para seleccionarla como método de tratamiento es necesario chequear el poder calorífico inferior de la basura ( ); en cuanto a, si la incineración se realiza sin combustible auxiliar, el deberá ser mínimo de 1.000 Kcal/kg y si la incineración es para recuperación de energía, el deberá ser no menor de 1.500 Kcal/kg (CEPIS 2009).
CEPIS, 2009 - Método sencillo de análisis de residuos sólidos.
La incineración no es un sistema de eliminación total, sus productos finales contienen gases calientes de combustión, compuestos de nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua y ceniza siendo materiales inorgánicos aptos para rellenos, pavimentación de calles y/o usos similares
Incineración de residuos en cámaras de combustión y de postcombustión. La temperatura mínima del horno es de 850°C según la Resolución 0058 de 2002 (Combustión óptima en el horno: 980°C) y en la cámara de combustión secundaria (postcombustión) a más de 1200°C para evitar olores, generación de dioxinas, furanos, material partículado y gases de combustión. Los límites máximos permisibles de emisiones y los mínimos de temperaturas de operación, son restablecidos en la Resolución 0886 de 2004. (Norma Colombiana)
Recuperación de calor de gases calientes para la conversión del calor en electricidad. Se utiliza tubos con agua en las paredes de la cámara de postcombustión, una caldera que produce vapor y un generador de turbina que lo transforma en electricidad.
Cont
Este documento presenta información sobre el gas natural en Perú, incluyendo sus usos principales. Explica que el gas natural se utiliza para generar electricidad, en la industria, para usos comerciales y domésticos, y como combustible para vehículos. También describe el proyecto Camisea, el cual extrae y transporta gas natural en Perú. Finalmente, resume los beneficios del gas natural como una fuente de energía más limpia y económica en comparación con otros combustibles fósiles.
Este proyecto de investigación busca obtener hidrógeno a partir del agua para usarlo como combustible alternativo. Los objetivos incluyen investigar métodos para transformar el agua en hidrógeno, realizar el procedimiento más adecuado para obtener hidrógeno, innovar métodos existentes, e investigar formas de almacenar el hidrógeno para su uso como combustible. El documento también revisa varios métodos para producir hidrógeno a partir del agua, incluyendo electrólisis y procesos biológicos y químicos
El documento describe diferentes métodos para producir hidrógeno a partir de biomasa, incluyendo bioetanol y biometanol. Se discuten las ventajas e inconvenientes de cada método, así como su eficiencia energética. El biometanol se presenta como una mejor opción que el bioetanol debido a que puede convertirse a hidrógeno a temperaturas más bajas sin formar compuestos de carbono. Sin embargo, se requiere una mayor capacidad de producción para satisfacer la demanda futura de hidrógeno para el transporte.
Un ciclo combinado involucra el uso simultáneo de dos ciclos termodinámicos, uno que usa vapor de agua y otro que usa gases de combustión, para generar energía eléctrica de manera más eficiente que un solo ciclo. Los gases de escape calientes de la turbina de gas se usan para generar vapor de agua que alimenta una turbina de vapor adicional, aumentando la eficiencia total. Una variante es el ciclo combinado de condensación, que aprovecha todo el vapor generado regulando la condensación del ex
Este documento proporciona información sobre el gas natural, incluyendo sus usos principales como combustible para generación eléctrica, industria, comercio y transporte. Explica aspectos generales del gas natural como su composición, extracción, procesamiento y transporte. También describe el proyecto Camisea y cómo el gas natural se usa específicamente para generación eléctrica a través de ciclos combinados, así como en varias industrias como cerámica, metalurgia y vidrio.
Los fabricantes de automóviles están desarrollando vehículos impulsados por hidrógeno para reducir la contaminación. Existen dos métodos para usar el hidrógeno: la combustión en un motor de explosión, similar a la gasolina, y la conversión a electricidad en una pila de combustible para mover motores eléctricos. Aunque las pilas de combustible y almacenar el hidrógeno son caros actualmente, el hidrógeno se perfila como una apuesta para el futuro de la automoción debido a sus emisiones nulas.
Los fabricantes de automóviles están desarrollando vehículos impulsados por hidrógeno para reducir la contaminación. Existen dos métodos para usar el hidrógeno: la combustión en un motor de explosión, similar a la gasolina, y la conversión a electricidad en una pila de combustible para mover motores eléctricos. Aunque las pilas de combustible y almacenar el hidrógeno son caros actualmente, el hidrógeno se perfila como una apuesta para el futuro de la automoción debido a sus emisiones cero.
Resumen ejecutivo: Eficiencia Energética en Sistemas Térmicos, (ICA-Procobre,...
Reformado de metanol para la obtencion de hidrogeno 2
1. REFORMADO DE METANOL PARA LA OBTENCION DE HIDROGENO
Las preocupaciones sobre el cambio climático global y la degradación medioambiental
resultante del uso de los combustibles fósiles como fuente primaria de energía, junto con
las inquietudes sobre la seguridad en el suministro energético, han llevado a muchos
analistas a proponer al hidrógeno como portador universal de energía para el futuro. El
uso del hidrógeno como vector energético permite el desarrollo de un amplio número de
tecnologías. En concreto, las pilas de combustible alimentadas con hidrógeno pueden
alcanzar eficiencias elevadas y presentan una gran variedad de posibles aplicaciones,
tanto móviles como estacionarias. En el caso de que las líneas de desarrollo actuales
lleguen a buen término, el hidrógeno y las pilas de combustible podrán contribuir de forma
sustancial a alcanzar los objetivos clave de las políticas energéticas (seguridad de
suministro, reducción de emisiones de CO2), especialmente en el sector transporte. Los
resultados alcanzados en los últimos años en los programas de investigación, desarrollo y
demostración han incrementado claramente el interés internacional sobre estas
tecnologías, de las que se piensa que tienen el potencial de crear un cambio de
paradigma energético, tanto en las aplicaciones de transporte como en las de generación
distribuida de potencia
HIDROGENO: El hidrogeno es un combustible secundario debido a que para su
obtención se requiere de fuentes primarias de energía acompañadas de procesos
fisicoquímicos. Las plantas que generan hidrogeno vía reformación catalítica de
hidrocarburos, entregan un hidrogeno producto, típicamente a 14.7 Kg/cm2 y a 28 °C, en
estado gaseoso. La pureza típica de diseño es de 99.99% en volumen Las impurezas son
básicamente CO, CO2 y H2O [1]
. entre sus formas de obtención tenenemos las
si
iguientes.
Reformado: es el procedimiento más usado actualmente, aproximadamente el
95% de la producción mundial. En este proceso el metano, a partir de gas natural,
reacciona con vapor de agua (reformado con vapor de agua) o con oxígeno
(reformado por oxidación parcial) o mediante una combinación de ambos
(reformado auto-térmico). En cualquiera de estos procesos el CO2 aparece como
uno de sus subproductos.
Pirólisis: consiste en la descomposición controlada de carbón o biomasa
mediante la acción de calor en ausencia de oxígeno para generar gas de síntesis
rico en hidrógeno.
Gasificación: consiste en una combustión de carbón o biomasa pobre en oxígeno
cuya posterior manipulación consigue generar hidrógeno de gran pureza.
Termólisis: proceso en el que el calor de una fuente externa como por ejemplo: la
energía solar que es capaz de extraer el hidrógeno de una molécula.
Electrolisis: proceso en el que se usa la corriente eléctrica para romper la
molécula de agua y disociar el hidrógeno y el oxígeno que contiene; se estima que
aproximadamente el 5% de la producción mundial se obtiene mediante este
método.
Fermentación: consiste en la producción de hidrógeno mediante la producción de
etanol (fermentación alcohólica) o biogás (fermentación anaerobia) a partir de
biomasa.
Fotólisis: procedimiento de carácter experimental que emplea la luz solar usando
organismos (procesos foto-biológicos) o semiconductores de diseño específico
(procesos foto-electroquímicos) para la producción de hidrógeno.
2. Del análisis del estado actual de las tecnologías de producción anteriores, sus costos y
desarrollo se deduce que, a corto plazo, el hidrógeno se seguirá produciendo a partir de
fuentes energéticas fósiles, si bien tras un periodo de transición, a medio plazo, en el que
las tecnologías renovables vayan alcanzando una cierta madurez, su producción se
basará masivamente en el empleo de fuentes renovables lo que contribuirá a un modelo
energéticamente sostenible[2]
.
Gracias a sus propiedades energéticas el hidrogeno se puede adoptar para algunas de
las siguientes aplicaciones:
En el proceso de síntesis del amoniaco o proceso Haber.
Proceso de síntesis de metanol
Procesos de hidroformilacion de olfeinas.
Hidrogenación catalítica de aceites vegetales insaturados para producir grasas
solidas comestibles
Transformación de diferentes oxidos metalicos en metales (plata, cobre, plomo,
bismuto, mercurio, molibdeno y wolframio)
También encontramos que el hidrogeno tiene algunas aplicación como reactivo:
Con el nitrógeno para producir amoniaco, con el CO y CO2 para producir
metanol.
Con hidrocarburos insaturados y aromaticos para saturar dobles enlaces.
Con hidrocarburos sulfurados para desulfurarlos produciendo sulfuro de
hidrogeno.
Para reducir productos químicos en procesos de síntesis.
Como reactivo en los procesos de hidrogenación.
VENTAJAS
La combustión del hidrógeno con el aire es limpia, evitando así la contaminación
del medio ambiente; esto es debido a que los productos de la combustión del
hidrógeno con aire son: vapor de agua y residuos insignificantes donde la máxima
temperatura es limitada. Algunos óxidos de nitrógeno son creados a muy altas
temperaturas de combustión (2000 °C), afortunadamente, la temperatura de auto
ignición del hidrógeno es solamente de 585 °C y los productos de la combustión
son en su mayoría vapores de agua, los cuales son productos no contaminantes.
Altas eficiencias en la utilización del combustible. El hecho de la conversión directa
del combustible a energía a través de una reacción electroquímica, hace que las
pilas de combustible puedan producir más energía con la misma cantidad de
combustible si lo comparamos con una combustión tradicional. El proceso directo
hace que las eficiencias puedan alcanzar entre 30% y 90%, dependiendo del
sistema de pila de combustible y además se puede emplear el calor adicional
producido.
Funcionamiento silencioso. Al carecer de partes móviles, se ha estimado que el
nivel de ruido a 30 metros de una pila de combustible de tamaño medio es
únicamente de 55 decibelios. Es por ello que podrían usarsepilas de combustible
en recintos urbanos
3. DESVENTAJAS
Como no es un combustible primario entonces se incurre en un gasto para su
obtención.
Requiere de sistemas de almacenamiento costoso y poco desarrollado.
Elevado gasto de energía en la licuefacción del hidrógeno.
Elevado precio del hidrógeno puro.
Alto peso de pilas de combustible para los prototipos actuales; Se estima que un
coche con pila de combustible cuesta un 30 % más que uno de gasolina o diesel
con prestaciones similares[1]
.
Entre las materias a partir de las que puede producirse el hidrógeno están las siguientes:
• Recursos fósiles: Derivados Del petróleo, Gas natural, Carbón.
• Recursos renovables: Agua, biomasa.
Figura 1: Procesos de producción de hidrógeno que requieren aporte de energía térmica
4. Figura 2: Procesos de producción de hidrógeno que requieren aporte de electricidad o luz
solar
HIDROGENO A APARTIR DE GAS NATURAL
Al día de hoy, la fuente principal de producción de hidrógeno industrial es el gas natural y
el método más barato el reformado con vapor de agua (SMR – “steam methane
reforming”), aunque también existen los procesos de oxidación parcial (POX) y reformado
autotérmico (ATR). El reformado de gas natural con vapor de agua es una reacción
endotérmica, que opera en unas temperaturas entre 700 y 850 ºC y presiones de 3 a 25
bar, por la que se convierten estos reactantes en hidrógeno y monóxido de carbono.
CH4 + H2O + calor CO + 3H2
Normalmente se hace reaccionar el CO con vapor de agua (reacción de desplazamiento)
para convertirlo en CO2 y obtener una producción adicional de hidrógeno.
CO + H2O CO2 + H2 + calor
El reformado con vapor de agua, en plantas centralizadas, puede alcanzar eficiencias del
85% (sin considerar la compresión del H2), ofreciendo bajos niveles de emisión y bajos
costes del hidrógeno producido.La oxidación parcial es un proceso exotérmico, en el que
el gas natural se oxida solamente hasta CO al entrar en reacción con oxígeno gas, del
5. que se obtiene una producción menor de hidrógeno por cada mol de metano que
reacciona.
CH4 + ½ O2 CO + 2H2 + calor
El reformado autotérmico es una combinación de los anteriores que se diseña de forma
que el calor excedentario de la oxidación parcial se utiliza para abastecer las necesidades
del reformado con vapor. La planta se dimensiona de modo que el proceso global sea
ligeramente exotérmico. La temperatura de salida del reactor se sitúa entre 950 y 1100 ºC,
y la presión del gas puede alcanzar 100 bar. Aunque el diseño del reactor es más
complejo que en los casos anteriores, en el futuro esta tecnología puede ofrecer altas
eficiencias en unidades pequeñas. En la figura 3 se indica la variación de los costes de
inversión de unidades de SMR en función de su capacidad de producción. Los costes de
las pequeñas unidades descentralizadas son de 3 a 4 veces mayores que las
centralizadas. Como referencia, una estación de llenado de vehículos a hidrógeno que
abasteciera a unos 300 coches por día, necesitaría una planta SMR con una capacidad
de producción de 0,04 PJ/año (según modelos de M. Mintz, 2003). Los costes de
inversión de esta planta se sitúan en torno a los 100 USD/GJ[2)
.
Figura 3: Costes de inversión de unidades SMR en función de la capacidad de producción
(No se incluye la compresión del hidrógeno - Fuente. M. Mintz, 2003)
Podemos observar un cuadro que compara las diferentes obtenciones de hidrogeno y sus
costos
6. Tabla 2: costos temperatura y contenido de la mezcla para la producción de hidrogeno
apartir del reformado de vapor de metanol.
CH3OH + H2O 3H2 + CO2 – 49.4 kJ/mole.
En el analisis del methanol tenemos las siguientes reacciones
CH3OH + H2O CO2 + 3H2(1)
CO2 + H2 CO + H2O(2)
CO + 3H2 CH4 + H2O(3)
CO + H2 C + H2O(4)
El grado de reformado de metanol, y el producto final (hidrogeno) se calcula para cada
reacción , para la reacción 1 se refiere a la máxima producción de hidrogeno deseado.
Como siguiente paso se observa un incremento en la temperatura del reactor, mientras
que el dióxido de carbono corresponde a un análisis de composición en su termodinámica
de equilibrio a la salida como subproducto. Algunos datos experimentales sugieren que el
7. reformado de metanol alcanza un 100% en un sistema catalítico; el hidrogeno de la salida
también se acerca a un 100% , sin embargo algunas muestras indican que el H2 y CO
emergentes no salen completamente separados, ya que el CO saliente no debe tener mas
del 2-3% en volumen en la mezcla.
El metanol es optimo en términos de su contenido de agua, y formación de carbón para
emplearse en catalizadores de Cu–ZnO–Cr2O3, para ser empleado en Na–X zeolite.
Un experimento adicional indica una temperatura constante de 300°C y que el modulo
catalitico empleado hace posible un flujo de reformado de vapor de 450-500/h.
El reformado de CH
4
con vapor usa generalmente catalizador de níquel y es operado
alrededor de 30 bar. Ref. “Fuel processing Technology, (julio, 1996).
Durante los últimos años ha existido un interés por el uso de la tecnología Fischer-
Tropsch
(F-T) para la conversión de gas natural a hidrocarburos líquidos, algunos factores que han
motivado dicho interés son:
• Incremento en las reservas de gas natural
• Necesidad de explotar el gas natural en regiones remotas o alejadas
• Ambientalmente se desea reducir el quemado del gas
• Las mejoras obtenidas en el costo efectivo de la tecnología F-T resultado
desarrollo de una mayor actividad del catalizador y en los diseños de
reactores.
Existen tres etapas básicas en la tecnología GTL (gas a líquidos):
Primera etapa: Generación del Gas de Síntesis
Segunda etapa: Producción de petróleo sintético (Conversión del Gas de
Síntesis).
Tercera etapa: Hidroproceso (Hidrogenación del petróleo sintético).
8.
9.
10. Fuente: universidad de Buenos Aires facultad de ingeniería laboratorios de procesos
catalíticos.
Características del proceso:
T = entre 750 y 850ºC
P = 2 a 30 atm
Catalizador: Ni/ -alúmina
Proceso fuertemente endotérmico
Catalizadores de reformado usualmente son sólidos que contienen:
fase activa: metal u óxido que produce la ruptura C-H o C-C del HC
soporte: óxido poroso que dispersa la fase activa (y tambien participa en
reacción)[3]
figura 3: catalizadores. Fuente producción de hidrogeno a partir de hidrocarburos liquidos
y alcoholes.
11. Reactor de reformado: recipiente que permite el contacto de los reactivos con el
catalizador bajo condiciones controladas de P, Tª y composición.
ALMACENAMIENTO DE HIDROGENO
Debido a su baja densidad, el hidrógeno es un gas difícil de almacenar. No obstante,
existe una gran variedad de posibilidades para su almacenamiento de forma que puede
seleccionarse la técnica más adecuada para cada aplicación. No obstante, la dificultad del
almacenamiento del hidrógeno es tal que su uso en algunas aplicaciones, como las
móviles, queda limitado hasta el momento en que se desarrollen y comercialicen sistemas
de almacenamiento convenientes en términos de peso, volumen y costes.
Almacenamiento de hidrogeno a gas: La forma más convencional de almacenamiento
del hidrógeno gas es a presión en botellas convencionales de acero o en tanques ligeros
de fibra de carbono que han demostrado su capacidad de operar a presiones de 350 bar.
En el caso de las aplicaciones de automoción, mientras que un almacenamiento a esta
presión puede ser suficiente para la operación de autobuses, para turismos se requieren
presiones más elevadas al objeto de reducir el volumen total del tanque. La solución
apunta hacia el uso de botellas de almacenamiento a 700 bar, pero todavía se encuentran
en fase de demostración. No obstante, antes de poder comenzar la producción comercial
de sistemas de almacenamiento de hidrógeno a alta presión, es necesario resolver un
conjunto de aspectos entre los que está la seguridad, la resistencia (efecto de los ciclos
de carga en la vida del tanque) y el coste, dado el alto coste actual de los tanques de
composite para alta presión y la penalización energética que supone la compresión hasta
12. estos niveles. Así mismo, el hecho de que la forma ideal sea la cilíndrica hace difícil
conformar el almacenamiento al espacio disponible en el vehículo.
Micro esferas de vidrio: Una alternativa al almacenamiento de hidrógeno gas, para
aplicaciones de automoción, lo ofrecen las microesferas de vidrio. El proceso de carga del
hidrógeno se realiza aprovechando la permeabilidad del hidrógeno a alta presión (350-700
bar) y temperaturas de 300ºC en los huecos de las microesferas en un envase resistente
a la presión. Una vez realizada la carga, el sistema se enfría hasta temperatura ambiente
de forma que el gas queda retenido en las microesferas. A esta temperatura el tanque, así
cargado, puede transferirse al vehículo. Posteriormente, para su uso, es necesario
calentar la microesferas a 200-300ºC para liberar el hidrógeno de forma controlada y
alimentar el motor o la pila de combustible.
Los principales problemas que presenta esta técnica son la baja densidad volumétrica y
las altas presiones de llenado. Así mismo, las temperaturas de liberación del hidrógeno
son demasiado altas si se considera su uso en vehículos a pila de combustible tipo PEM,
que opera entorno a 70-80ºC. No obstante, ofrecen la ventaja de ser inherentemente
seguras dado que el hidrógeno se almacena a bordo a baja presión y que es una técnica
adecuada para tanques moldeables. Se ha demostrado una densidad de almacenamiento
del 5,4 % en peso (Hydrogen Implementing Agreement – Agencia Internacional de la
Energía).
Almacenamiento hidrogeno liquido: El hidrógeno puede almacenarse en forma líquida
a temperaturas criogénicas (-253ºC). Como principal ventaja el hidrógeno líquido ofrece
su densidad energética por unidad de volumen (muy superior a la del hidrógeno gas)
incluso a relativamente bajas presiones. Sin embargo, también presenta importantes
desventajas aunque su uso en el sector automoción ya haya sido probado
por algunos fabricantes importantes (BMW). Aproximadamente, en el proceso de licuación
del hidrógeno se pierde del 30 al 40% de la energía. Además, existen pérdidas por
evaporación en los periodos en los que no se utiliza el sistema y resulta imprescindible
usar contenedores criogénicos altamente aislados.[2]