El hidrógeno es un portador de energía con una alta densidad de energía por peso, pero también es un gas ligero. Nuestro artículo hidrógeno describe esto con más detalle.
Dado que el hidrógeno es un gas tan ligero, los sistemas de almacenamiento de hidrógeno de estado sólido DASH son una opción interesante para la infraestructura de hidrógeno. En estos almacenamientos, el hidrógeno no se almacena ni en forma líquida ni gaseosa. En su lugar, un material portador sólido e inorgánico captura el hidrógeno, el hidruro metálico.
Fundamentos de la tecnología #
La base de esta forma de almacenamiento de hidrógeno es que los compuestos metálicos utilizados por GRZ Technologies absorben el hidrógeno en las condiciones adecuadas. Este proceso se muestra a continuación.
Durante la absorción, las moléculas de hidrógeno (H2) se dividen en átomos de hidrógeno individuales (H). Luego, los átomos de hidrógeno individuales se mueven hacia los sitios intersticiales de la aleación metálica. Las distancias entre los núcleos atómicos individuales se vuelven significativamente más pequeñas de lo que serían en la fase gaseosa. Como resultado, la densidad volumétrica del almacenamiento de hidrógeno es muy alta, al igual que la densidad de energía del sistema. GRZ utiliza muchas aleaciones diferentes para este proceso, dependiendo de la aplicación. Un ejemplo de aleación es LaNi5. Cuando una aleación absorbe hidrógeno tiene lugar la siguiente reacción química:
LaNi5 + 3H2 ⟶ LaNi5H6
Es importante señalar que esta aleación es un ejemplo único de toda una clase de materiales. Los ingenieros de GRZ Technologies desarrollan el mejor material para cada producto y, por lo tanto, optimizan las propiedades de todo el sistema.
Ventajas técnicas #
Sin embargo, para utilizar hidruros metálicos como almacenamiento de hidrógeno en estado sólido, no solo es decisiva la selección del material. Las propiedades del sistema de almacenamiento en general también deben optimizarse. Describimos esto con mayor detalle en la sección «Diseño y fabricación de sistemas».
Un aspecto clave de la tecnología de almacenamiento DASH es la alta densidad de almacenamiento volumétrico, que depende del material de almacenamiento. La densidad volumétrica está limitada tanto por el tamaño de los espacios entre los átomos en el material portador como por la distancia entre los átomos de H individuales. De acuerdo con el criterio de Westlake (véase, por ejemplo, D.G. Westlake, J. Less-Common Metals 91 (1983), págs. 275-292), con esta tecnología son teóricamente posibles densidades de almacenamiento volumétrico de hasta 245 kgH2/m3 . A modo de comparación: el hidrógeno líquido tiene una densidad de 71 kgH2/m3 y el hidrógeno gaseoso a 900 bar aprox. 40 kgH2/m3. La tecnología basada en hidruros metálicos de GRZ es extremadamente resistente a los ciclos y permite una vida útil de 25 años o más. Podemos utilizar toda la capacidad disponible sin restricciones. Por último, una característica importante de la tecnología es su respeto por el medio ambiente.
Comparación cualitativa de los métodos de almacenamiento #
El dispositivo de almacenamiento de hidrógeno de hidruro metálico DASH impresiona con una huella ecológica significativamente reducida en comparación con las soluciones de almacenamiento de energía existentes de la competencia, como las baterías de litio. Los almacenamientos son totalmente reciclables y la energía utilizada para la producción de los almacenamientos es mucho menor. Las propiedades de esta forma de almacenamiento de hidrógeno se resumen y comparan con otras formas de almacenamiento de hidrógeno en la siguiente tabla:
Gas presurizado (baja presión) | Gas presurizado (alta presión) | Líquido | Estado sólido | |
Costo nivelado de almacenamiento | Bajo | Alto | Alto | Bajo |
Se requiere compresor o licuador | No | Sí | Sí | No |
Densidad volumétrica | Muy bajo | Intermedio a alto (700 bar(g)) | Alto | Muy alto |
Pérdidas de energía durante la carga/descarga | No | Sí (compresión) | Sí (licuefacción) | No |
Características de seguridad | Aceptable | Aceptable | Aceptable | Excelente |
Niveles de presión típicos | 30 bar (g) | 200-700 bar (g) | Ambiente | Temperatura ambiente hasta 45 bar(g) |
Otras ventajas | • Ampliamente disponible • Bajo CAPEX | •Escalable | • Libre de mantenimiento | |
Otras desventajas | • No se puede utilizar toda la capacidad de almacenamiento • Restricciones y costos relacionados con la seguridad | • No se puede utilizar toda la capacidad • Restricciones y costos relacionados con la seguridad | • Restricciones y costos relacionados con la seguridad • Complejidad técnica: evaporación, enfriamiento continuo requerido, etc. | • Menor densidad gravimétrica |