Por Nazario Garay
Capítulo 2
¿Cómo se produce el hidrógeno verde?
El hidrógeno verde se produce a través de un proceso llamado electrólisis del agua, en el cual se utiliza electricidad proveniente de fuentes de energía renovable, como la solar o la eólica, para separar el agua (H₂O) en sus dos componentes básicos: hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂). Este proceso es completamente limpio, ya que no emite dióxido de carbono (CO₂) ni otros gases de efecto invernadero, lo que diferencia al hidrógeno verde de otras formas de producción de hidrógeno que dependen de combustibles fósiles.
Pasos del proceso de electrólisis:
- Captación de energía renovable:
La producción de hidrógeno verde comienza con la captación de energía a partir de fuentes renovables, como paneles solares o turbinas eólicas. Esta energía se convierte en electricidad que alimentará el proceso de electrólisis.
- Electrólisis:
La electricidad generada se utiliza para llevar a cabo la electrólisis del agua. En este proceso, el agua (H₂O) se introduce en un electrolizador, un dispositivo que aplica un voltaje eléctrico para dividir el agua en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂).
El electrolizador está compuesto por dos electrodos: el ánodo y el cátodo, separados por una membrana o un electrolito. Cuando la corriente eléctrica pasa a través del agua, provoca una reacción química que separa las moléculas de agua en hidrógeno (que se acumula en el cátodo) y oxígeno (que se libera en el ánodo).
- Recogida del hidrógeno:
El hidrógeno producido en el cátodo se recolecta y se almacena para su uso posterior. Este hidrógeno es altamente puro y puede ser utilizado en una variedad de aplicaciones, desde la generación de energía hasta el suministro de combustible para vehículos.
- Liberación del oxígeno:
El oxígeno generado como subproducto del proceso de electrólisis se libera a la atmósfera o se puede capturar y utilizar en otras aplicaciones industriales.
Tipos de electrólisis
Existen varios tipos de tecnologías de electrólisis, cada una con sus ventajas y desafíos:
- Electrólisis alcalina:
Es la tecnología más madura y utilizada en la actualidad. Utiliza una solución alcalina como electrolito, generalmente hidróxido de potasio o hidróxido de sodio. Es una opción confiable y relativamente económica, aunque menos eficiente que otras tecnologías más recientes.
- Electrólisis de membrana de intercambio de protones (PEM):
Utiliza una membrana de intercambio de protones como electrolito. Es más compacta, eficiente y flexible en términos de operación, lo que la hace adecuada para aplicaciones donde la energía renovable es intermitente. Sin embargo, los costos de los materiales son más altos.
- Electrólisis de óxido sólido (SOFC):
Es una tecnología emergente que opera a altas temperaturas, lo que permite una mayor eficiencia en la conversión de energía. Puede utilizar calor residual para mejorar la eficiencia del proceso, pero actualmente es más costosa y menos desarrollada que las otras tecnologías.
¿Qué tan complejo es almacenar y transportar el hidrógeno verde?
Las características físicas y químicas hacen que el almacenaje y transporte del hidrógeno verde sea bastante complejo debido a varios factores, como los que mencionamos a continuación:
Almacenamiento
El hidrógeno tiene una baja densidad energética volumétrica, lo que significa que se necesita un gran volumen para almacenar cantidades útiles. Esto requiere tanques grandes o condiciones apropiadas de alta presión. Por otra parte, se debe tener muy en cuenta que el hidrógeno es inflamable por lo que requiere estrictas medidas de seguridad en su almacenamiento y manejo.
Métodos de Almacenamiento:
Almacenamiento Gaseoso: Se utiliza a alta presión (700 bar.), lo que requiere tanques robustos y costosos.
Almacenamiento Líquido: Requiere enfriar el hidrógeno a -253 °C, lo que implica un alto consumo energético y costosas infraestructuras.
Almacenamiento Sólido: Se debe utilizar materiales como hidruros metálicos que absorban hidrógeno, pero estos pueden ser caros y complicados en términos de manejo y liberación del hidrógeno.
Transporte
Infraestructura: Transportar hidrógeno requiere tuberías especiales o camiones cisterna diseñados para manejar presiones altas o temperaturas muy bajas.
Costos: La construcción y mantenimiento de la infraestructura necesaria para el transporte pueden ser de costo elevado, especialmente si se compara con otras fuentes de energía.
Eficiencia: El transporte de hidrógeno puede ser menos eficiente que el de otras formas de energía, como la electricidad.
Conversión y distribución: A menudo, el hidrógeno se convierte en otros portadores de energía (como amoníaco) para facilitar su transporte, lo que añade complejidad y costo.
En resumen, aunque el hidrógeno verde tiene un gran potencial, su almacenamiento y transporte presentan desafíos técnicos y económicos significativos lo que todavía limita su uso a gran escala.
En la próxima edición nos explayaremos sobre el desarrollo y las proyecciones de la producción y el uso del hidrógeno verde en Chile.