La NASA ha lanzado todas sus misiones de transbordadores espaciales utilizando hidrógeno como combustible. Crédito:NASA, CC BY
El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica. En su forma pura, el hidrógeno es una luz, gas incoloro, pero forma un líquido a temperaturas muy bajas.
¿Alguna vez ha visto el lanzamiento de un transbordador espacial? El combustible utilizado para empujar estas enormes estructuras lejos de la atracción gravitacional de la Tierra es el hidrógeno.
El hidrógeno también tiene potencial como fuente de energía para nuestras actividades diarias:conducir, calentar nuestras casas, y quizás más.
Este mes, el gobierno de coalición federal abrió una consulta pública sobre una estrategia nacional de hidrógeno. El Partido Laborista también se ha comprometido a reservar fondos para desarrollar hidrógeno limpio. La reunión de ministros de energía de COAG en diciembre de 2018 indicó un fuerte apoyo a la economía del hidrógeno.
Pero, ¿Australia está lista para explorar esta competencia? alternativa energética baja en carbono para residencial, comercial, sectores industriales y de transporte?
Hay dos aspectos clave para evaluar nuestra preparación para una economía del hidrógeno:el avance tecnológico (¿podemos realmente hacerlo?) Y la aceptación social (¿lo usaremos?).
¿Es la tecnología lo suficientemente madura?
El ciclo de economía del hidrógeno consta de tres pasos clave:
Producción de hidrógeno
Para que el hidrógeno se convierta en un importante combustible en el futuro, La electrólisis del agua es probablemente el mejor método de producción. En este proceso, la electricidad se utiliza para dividir las moléculas de agua en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂).
Esta tecnología se vuelve comercialmente viable cuando la electricidad se produce a costos relativamente bajos mediante fuentes renovables como la solar y la eólica. Los costos pueden bajar aún más en el futuro cercano a medida que la tecnología de producción se vuelva más eficiente.
Almacenamiento y entrega de hidrógeno
El almacenamiento y la entrega efectivos son vitales para el manejo seguro y eficiente de grandes cantidades de hidrógeno.
Porque es muy ligero el hidrógeno se ha comprimido convencionalmente a alta presión, o licuado y almacenado a una temperatura extremadamente baja de -253 ℃. Dar estos pasos requiere una inversión energética adicional, por lo que la eficiencia se reduce hasta en un 40%. Pero el almacenamiento y la entrega de hidrógeno actuales aún se basan en estas dos tecnologías, compresión y licuefacción, ya que están probadas y respaldadas por una infraestructura y experiencia bien establecidas.
Otra opción que se está explorando (pero que necesita un mayor desarrollo) es combinar hidrógeno con otros elementos, y luego suéltelo cuando sea necesario para su uso.
En la actualidad, la mayoría de los coches de pila de combustible de hidrógeno utilizan tanques reforzados con fibra de carbono para almacenar gas hidrógeno altamente comprimido. El costo de los tanques deberá reducirse para que esta opción sea más económica (actualmente, unos pocos miles de dólares estadounidenses por unidad).
Usando hidrógeno como combustible
Hay dos formas principales de convertir la energía química del hidrógeno en energía utilizable (energía eléctrica o energía térmica). Ambos enfoques producen agua como subproducto.
Una forma primitiva y sencilla de usar hidrógeno es quemarlo para generar calor, al igual que usa el gas natural para cocinar y calentar su hogar.
Una prueba planificada para Australia del Sur tiene como objetivo generar hidrógeno utilizando electricidad renovable, y luego inyectarlo en la red de distribución de gas local. Esta forma de "mezclar" gases puede evitar el costo de construir una costosa infraestructura de entrega, pero incurrirá en gastos asociados con modificaciones a las tuberías existentes. Se requieren estudios y pruebas exhaustivos de esta actividad.
Cuando se utiliza en pilas de combustible de hidrógeno, la energía se produce cuando el hidrógeno reacciona con el oxígeno. Esta es la tecnología utilizada por la NASA y otros operadores en misiones espaciales, y por los fabricantes de automóviles en automóviles con pilas de combustible de hidrógeno. Es el método más avanzado para el uso de hidrógeno en este momento.
Funciona, pero lo aceptaremos?
Consideraciones de seguridad
Como combustible El hidrógeno tiene algunas propiedades que lo hacen más seguro de usar que los combustibles más comúnmente utilizados en la actualidad. como diesel y gasolina.
El hidrógeno no es tóxico. También es mucho más ligero que el aire, permitiendo una rápida dispersión en caso de una fuga. Esto contrasta con la acumulación de gases inflamables en el caso de fugas de diesel y gasolina. que puede provocar explosiones.
Sin embargo, el hidrógeno se quema fácilmente en el aire, y se enciende más fácilmente que la gasolina o el gas natural. Es por eso que los autos de hidrógeno tienen tanques de fibra de carbono tan robustos, para evitar fugas.
Cuando el hidrógeno se utiliza en entornos comerciales como combustible, Se han establecido regulaciones estrictas y medidas efectivas para prevenir y detectar fugas, y para ventilar hidrógeno. Las aplicaciones domésticas del combustible de hidrógeno también deberían abordar este problema.
Impacto en el medio ambiente
Desde una perspectiva medioambiental, el ciclo ideal en una economía de hidrógeno implica:
Si la electricidad para electrólisis se genera a partir de fuentes renovables, toda esta cadena de valor tiene un impacto medioambiental mínimo y es sostenible.
Acercándonos a una economía del hidrógeno
Cheap electricity from renewable energy resources is the key in making large-scale hydrogen production via electrolysis a reality in Australia. Internationally it's already clear – for example, in Germany and Texas – that renewable hydrogen is cost competitive in niche applications, although not yet for industrial-scale supply.
Techniques for storage and delivery need to be improved in terms of cost and efficiency, and manufacturing of hydrogen fuel cells requires advancement.
Hydrogen is a desirable source of energy, since it can be produced in large quantities and stored for a long time without loss of capacity. Because it's so light, it's an economical way to transport energy produced by renewables over large distances (including across oceans).
Underpinned by advanced technologies, with strong support by governments, and commitment from many multinational energy and automobile companies, hydrogen fuel links renewable energy with end-users in a clean and sustainable way.
Let's see if hydrogen takes off.
Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original. 
