Investigadores de la Universidad Tecnológica de Sydney (UTS) y la Universidad Tecnológica de Queensland (QUT) han desarrollado un nuevo método para mejorar los tiempos de carga de las pilas de combustible de hidrógeno de estado sólido.

El hidrógeno está ganando una atención significativa como una forma eficiente de almacenar "energía verde" a partir de energías renovables como la eólica y la solar. El gas comprimido es la forma más común de almacenamiento de hidrógeno, sin embargo, también se puede almacenar en estado líquido o sólido.

El Dr. Saidul Islam, de la Universidad Tecnológica de Sídney, dijo que el almacenamiento de hidrógeno sólido, y en particular el hidruro metálico, está atrayendo el interés porque es más seguro, más compacto y de menor costo que el gas o líquido comprimido, y puede absorber y liberar de forma reversible hidrógeno.

"La tecnología de almacenamiento de hidrógeno con hidruro metálico es ideal para la producción de hidrógeno in situ a partir de electrólisis renovable. Puede almacenar el hidrógeno durante períodos prolongados y, una vez que se necesita, puede convertirse en gas o en una forma de energía térmica o eléctrica cuando se convierte a través de una celda de combustible". dijo el Dr. Islam.

"Las aplicaciones incluyen compresores de hidrógeno, baterías recargables, bombas de calor y almacenamiento de calor, separación de isótopos y purificación de hidrógeno. También se puede utilizar para almacenar hidrógeno en el espacio, para ser utilizado en satélites y otras tecnologías espaciales 'verdes'", dijo.

Sin embargo, un problema con el hidruro metálico para el almacenamiento de energía de hidrógeno ha sido su baja conductividad térmica, lo que conduce a tiempos de carga y descarga lentos.

Para abordar esto, los investigadores desarrollaron un nuevo método para mejorar los tiempos de carga y descarga de hidrógeno en estado sólido. El estudio fue publicado recientemente en la revista Scientific Reports .

Primera autora Puchanee Larpruenrudee, Ph.D. candidato en la Escuela de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la UTS, dijo que la eliminación más rápida del calor de la celda de combustible sólido da como resultado tiempos de carga más rápidos.

"Se han diseñado varios intercambiadores de calor internos para su uso con almacenamiento de hidrógeno con hidruro metálico. Estos incluyen tubos rectos, serpentín helicoidal o tubos en espiral, tubos en forma de U y aletas. El uso de un serpentín helicoidal mejora significativamente la transferencia de calor y masa dentro del almacenamiento".

"Esto se debe a la circulación secundaria y a que tiene más área de superficie para la eliminación de calor del polvo de hidruro metálico al líquido refrigerante. Nuestro estudio desarrolló aún más un serpentín helicoidal para aumentar el rendimiento de la transferencia de calor".

Los investigadores desarrollaron un serpentín semicilíndrico como intercambiador de calor interno, lo que mejoró significativamente el rendimiento de la transferencia de calor. El tiempo de carga de hidrógeno se redujo en un 59 % al usar el nuevo serpentín semicilíndrico en comparación con un intercambiador de calor de serpentín helicoidal tradicional.

Ahora están trabajando en la simulación numérica del proceso de desorción de hidrógeno y continúan mejorando los tiempos de absorción. El intercambiador de calor de serpentín semicilíndrico se desarrollará aún más para este propósito.

Finalmente, los investigadores tienen como objetivo desarrollar un nuevo diseño para el almacenamiento de energía de hidrógeno, que combinará otros tipos de intercambiadores de calor. Esperan trabajar también con socios de la industria para investigar el rendimiento real del tanque basado en el nuevo intercambiador de calor. + Explora más

Creación de partículas de almacenamiento de hidrógeno del tamaño de un micrómetro encerradas en membranas de polímero a medida