Almacenamiento del hidrógeno

El gran inconveniente que presentó en un principio el hidrógeno como combustible fue su dificultad de almacenamiento y la violencia de la reacción con el oxígeno del aire cuando el hidrógeno se encuentra en fase gaseosa y con una concentración suficiente. El almacenamiento del hidrógeno puede llevarse a cabo de tres formas distintas, cada una con sus ventajas e inconvenientes.
a) Tanques criogénicos.
Esta posibilidad es una de las que se barajan como opción de futuro a la hora de almacenar H2 en su uso como combustible. El hidrógeno en fase líquida tiene una densidad lo suficientemente alta como para que, en un tanque de, aproximadamente, el mismo volumen que uno de gasolina actual, se pueda transportar el suficiente hidrógeno de forma que la autonomía no se resienta en exceso. Para conseguir que el hidrógeno se encuentre en forma líquida se requieren unas condiciones de temperatura extrema, que debe valer 253oC bajo cero. Esto implica que el tanque debe estar sumamente aislado para evitar aumentos de la temperatura que provocarían la evaporación del combustible. Aún así, algo de calor terminará entrando en el depósito evaporando pequeñas cantidades de hidrógeno. Este gas deberá ser purgado de vez en cuando para evitar aumentos peligrosos de presión. Como hay que evitar que el hidrógeno reaccione con el oxígeno del aire, a la hora de purgar se le hace pasar por un catalizador que lo oxida sin
peligro.
BMW ha apostado por esta forma de almacenamiento para sus 750 hl. El depósito consiste básicamente en dos capas de acero separadas por una cámara de vacío, donde existen además 70 capas de fibra de vidrio intercaladas con láminas de aluminio que actúan como aislante térmico. Además, el tanque posee un aislamiento exterior del depósito que actúa como una capa de 4 metros de grosor de estireno, siendo su espesor de sólo 3 centímetros. Todo este aislamiento consigue que el aumento de temperatura por día sea de 1ºC, con lo cual se produce un aumento de la presión de 1 bar/día. Este hecho está también previsto con la inclusión de válvulas que se abren cuando la sobrepresión es de 4 bar, con lo cual se evitan posibles fallos debidos a las tensiones generadas. Por último, el asunto de las explosiones sería causado en coches con motor
convencional por la reacción del oxígeno del aire y la gasolina en el interior del depósito, pero, en este caso, al no existir aire en el interior, queda descartada esta posibilidad. Hay que excluir también la posibilidad de entrada de aire en el tanque a causa de la mayor presión a que se encuentra sometido el hidrógeno. Cabe, sin embargo, preguntarse acerca del comportamiento en caso de accidente grave, bajo las condiciones más severas, es decir, fuego, deformación o perforación del tanque. Pues bien, gracias a una válvula de seguridad y a un cuidado diseño, que asegura la rotura por un lugar determinado, se consigue un único resultado, que la desintegración del depósito no sea posible. En la figura 6 podemos ver uno de estos depósitos.
De todos modos, este tipo de almacenamiento presenta graves inconvenientes. El principal reside en el precio de los mismos, ya que involucran alta tecnología de aislamiento. No hace mucho, el precio de uno de estos tanques rondaba los 1200$ suponiendo producción masiva, no obstante, nuevos prototipos resultan ciertamente más asequibles pues su precio es de unos 500$ ó 700$. Por otro lado, atendiendo a la energía necesaria para la licuefacción del hidrógeno, podemos ver que desde un 30% a un 49% del hidrógeno debería ser empleado en la producción de la mencionada energía. A causa de esto, el coste del hidrógeno se hace entre un 30% o un 40% más caro que el gas.
b) Hidruros metálicos.
Este es otro de los sistemas que pujan fuerte por ser el futuro modo de almacenar hidrógeno. Existen ciertos metales que son, digámoslo así, hidrogenófilos, es decir, que
presentan una cierta tendencia a combinarse con el hidrógeno. Los enlaces que se forman no suelen ser muy fuertes, lo cual permite que, con un poco de calor, puedan ser rotos. Así pues, podemos aprovechar los gases calientes del escape para provocar la desorción del hidrógeno contenido en el metal. Ni que decir tiene que este proceso es totalmente reversible, de forma que se pueda rellenar el depósito tantas veces como sea necesario. La principal ventaja de los metales como contenedores de hidrógeno se encuentra en el hecho de que se pueden conseguir densidades de hidrógeno dentro del metal mayores que la del hidrógeno líquido, o sea, que para un volumen dado tendremos más hidrógeno en forma de hidruro que en fase líquida. Otra ventaja de esta forma de almacenar hidrógeno es su seguridad ya que son más seguros que un depósito convencional de gasolina. Por el contrario, el mayor problema que presentan los hidruros metálicos como sistema de almacenamiento es su elevado peso que provocará una reducción de la relación potencia/peso del automóvil. Este problema surge al emplear aleaciones de hierro y titanio, y se podría solucionar con aleaciones de magnesio y níquel, más ligeras pero que requieren una mayor temperatura para liberar el hidrógeno. Otra desventaja de los hidruros la encontramos a la hora de repostar, ya que el tiempo que tarda un depósito de este tipo en rellenarse es de unos 15 minutos, cuando el tiempo al que estamos acostumbrados resulta ser de unos 3 minutos. Desde los años 70 se han construido varios prototipos de coche que cuentan con este tipo de sistema de almacenamiento y el resultado ha sido bastante satisfactorio, aunque todavía queda mucho camino por recorrer en este sentido. Por esto, se investiga en nuevas aleacionesque desempeñen un mejor papel. En la figura 7 podemos observar un tanque dehidrógeno de este tipo.
c) Tanques de gas.
Este es el peor de los tres sistemas de almacenamiento ya que requiere un volumen que no se encuentra disponible en un vehículo. Consiste en almacenar el gas a elevadas presiones si queremos que dicho depósito contenga bastante hidrógeno. Estas presiones requieren materiales muy resistentes que, generalmente, también serán muy pesados. En la siguiente gráfica se puede ver la relación entre el peso y la capacidad de los distintos sistemas de almacenamiento: