El uso industrial del hidrógeno
Hasta hace muy poco, el uso industrial del hidrógeno era la aplicación más conocida del elemento más ligero de la tabla periodica. Se utilizaba para multiples procesos industriales como la producción de amoniaco, hidrogenación de aceites orgánicos comestibles y mantecas, síntesis de sorbitol, alcoholes, y fibras sintéticas. Támbien, eran conocidas sus aplicaciones en la electrónica, en la elaboración de cosméticos y en el hidrotratamiento de crudos pesados.
Menos conocida, pero igualmente importante es el uso del hidrógeno en la fabricación de vidrio y acero, en la elevación de globos meteorológicos, y en la elaboración de herramientas de corte a alta velocidad.
La utilización de hidrógeno como combustible
El hidrógeno como vector energético
Se considera vector energético a las sustancias o dispositivos capaces de almacenar energía de tal manera que esta pueda ser liberada en otro lugar, o en un momento determinado de una forma controlada.
Su principal diferencia con respecto a las fuentes de energía primarias es que se trata de sustancias o dispositivos en los que previamente se ha invertido para su elaboración una cantidad de energía. Es decir, en el caso del hidrogeno, se puede decir que no es un recurso si no un vector energético.
El hidrógeno se puede utilizar como portador de energía, es decir, se puede generar energía a partir de otras fuentes energéticas, y almacenarlo para un uso posterior.
Las pilas de combustible
Las pilas de combustible son una solución a la demanda de energía por parte de instalaciones que funcionan las 24 horas del día y todos los días del año. En ocasiones, una parada implica grandes costes y esto se debe evitar.
Estos dispositivos electroquímicos obtienen energía eléctrica a base de reacciones químicas (redox), que se suministra directamente a un circuito externo. Con un flujo constante de combustible y un comburente se produce agua y electricidad en forma de calor y corriente continua.Esto se consigue empleando hidrógeno. Si el color del hidrógeno es verde, además conseguimos un proceso de cero emisiones de carbono. Además, el calor que producen estas pilas se puede utilizar para calentar agua o climatizar habitaciones, y si se instalan como sistema CHP, pueden llegar a un nivel de eficiencia del 85% o superior.
El uso de hidrógeno es hospitales
Un hospital necesita una fuente de energía ininterrumpida y fiable, de la que dependen espacios críticos y todo tipo de equipamientos médicos vitales, ordenadores, refrigeración de medicamentos o los propios sistemas de climatización.
Ejemplos internacionales del uso de hidrógeno en hospitales
El hospital Sutter Santa Rosa, en California, tiene pilas de combustible de hidrógeno para suministrar el 70% del consumo eléctrico del hospital. El sistema ocupa aproximadamente 92 m2 y genera de forma continua 375 kW. El resto de energía necesaria para el funcionamiento de las instalaciones es suministrada mediante la red eléctrica estándar. Además, el hospital cuenta con generadores diésel como estructura de refuerzo para cualquier posible fallo.
Otra caso interesante, lo encontramos en Londres, en el Royal Berkshire Hospital. Allí, se han instalado calderas de hidrogeno más eficientes que las tradicionales, y se acercan a su objetivo de cero emisiones netas. Reduciendo la pérdida de calor y mejorando el control de la calefacción y agua caliente, se calcula que el hospital reduce su consumo de carbono 850 toneladas anuales y sus costes energéticos en aproximadamente un millón de libras.
El uso de hidrógeno para capturar CO2
Un caso más singular es el uso del hidrógeno para capturar CO2. En este ambito tenemos la investigación dirigida por la Escuela de Ingeniería Swanson en la Universidad de Pittsburgh. Su objetivo es la creación de nuevos catalizadores sostenibles basados en óxido de tungsteno y compuestos similares.
El proyecto utilizó simulaciones computacionales para comprender cómo interactúa el óxido de tungsteno con el hidrógeno a nivel molecular y los hallazgos se verificaron mediante experimentación de laboratorio.
Un catalizador de hidrógeno para capturar CO2
El óxido de tungsteno es un catalizador que se puede usar para acelerar conversiones químicas sostenibles mediante el uso de luz solar o electricidad renovable. Este compuesto químico tiene una forma única de interactuar con los átomos de hidrógeno. Esta propiedad es interesante para participar en reacciones químicas donde se necesita producir o usar hidrógeno.
Este conocimiento permite el uso de hidrógeno para tomar dióxido de carbono. Un compuesto dañino, que se considera el principal culpable del calentamiento global.
Si bien la mayoría de los catalizadores solo interactúan con moléculas como el hidrógeno en su superficie, el óxido de tungsteno también puede insertar hidrógeno en su red cristalina tridimensional. El modelo avanzado de los investigadores pudo mostrar que este proceso tiene un gran impacto en lo que realmente sucede en la superficie del catalizador.
