Obtención del hidrógeno
El hidrógeno, es un elemento químico que se representa con el símbolo H, cuyo número atómico es de 1. Cuando se encuentra en condiciones normales, ya sea de temperatura, como de presión, se presenta como un gas diatómico, sin color, sin sabor, y sin olor, de carácter no metálico.
El hidrógeno se obtiene mediante diversos procesos:
- electrólisis
- reformado
- gasificación
- ciclos termoquímicos
- producción biológica
Electrólisis:
La electrólisis es un proceso que consiste en la descomposición del agua a través de la utilización de la electricidad. Este proceso industrial tiene sus ventajas, pues es fácilmente adaptable ya sea para grandes o pequeñas cantidades de gas, consiguiéndose un hidrógeno de gran pureza. La electrolisis también posee la ventaja de poder combinarse y relacionarse de manera óptima con las energías renovables con el fin de producir H2.
Además, la electrólisis del agua puede realizarse en diferentes condiciones de presión y temperatura, lo que permite optimizar el proceso en función de las necesidades específicas de producción. Sin embargo, este método requiere una gran cantidad de energía eléctrica, lo que puede limitar su uso en lugares donde el suministro de electricidad es limitado o costoso.
Reformado:
El reformado, consiste en la reacción de los hidrocarburos con la presencia de calor y vapor de agua. Dicho método permite producir grandes cantidades de hidrógeno con un bajo coste, partiendo del gas natural. Como desventaja de éste método, podemos decir, que a pequeña escala no es muy rentable ni comercial, y el hidrógeno producido suele contener impurezas, siendo incluso en ciertas ocasiones necesaria la limpieza posterior, o la realización de reacciones secundarias, con el fin de intentar purificar el producto de hidrógeno. Se suele relacionar fácilmente con la fijación del CO2, o almacenamientos de carbono, lo que hace que las emisiones del CO, incluido su proceso de fijación, supongan un problema para este método, pues genera una serie de costes adicionales.
Gasificación:
El hidrógeno a través del proceso de gasificación, se obtiene a partir de hidrocarburos pesados y la biomasa, obteniéndose además del hidrógeno, gases para reformado, a partir de las reacciones del vapor de agua y el oxígeno.
Este método es muy adecuado cuando se trata de hidrocarburos a gran escala, pudiendo ser usados el carbón, los combustibles sólidos, y líquidos.
El hidrógeno obtenido por gasificación, presenta semejanzas con otros derivados sintéticos de la biomasa, produciendo competencia entre ellos. La gasificación de la biomasa es aún hoy en día objeto de estudio, y posee implicaciones y limitaciones pues necesita grandes extensiones de terreno.
Ciclos termoquímicos:
Este proceso utiliza el calor de bajo coste producido de la alta temperatura que procede de la energía nuclear o también de la energía solar concentrada.
Es un proceso bastante utilizable y atractivo cuando se habla de gran escala, al tener bajo coste económico, y no emitiendo gases de carácter invernadero, pudiendo ser usado en la industria pesada o incluso en el transporte. Existen distintos proyectos de colaboraciones internacionales para investigar y desarrollar este método. Hoy en día, aún falta mayor investigación sin fines comerciales.
Producción biológica:
Las bacterias, y las algas, producen hidrógeno de manera natural y directa, cuando se encuentran en determinadas condiciones. Este proceso, durante los últimos años, ha sido muy estudiado, debido a su gran potencial, pero hay que decir que es un proceso bastante lento de obtención del hidrógeno, y además se necesitan grandes superficies, sin mencionar que la gran mayoría de los organismos apropiados para éste método, no se han encontrado todavía, aunque es un proceso en pleno estudio y desarrollo.
Además de estas formas de producción, el hidrógeno también puede obtenerse a partir de la descomposición de ciertos compuestos químicos. Por ejemplo, el hidrógeno puede producirse a partir de la descomposición del amoníaco (NH3) en presencia de un catalizador. Este proceso, conocido como «cracking» del amoníaco, puede ser una forma eficiente de producir hidrógeno, especialmente en lugares donde el suministro de agua es limitado.
Es importante destacar que, aunque el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, la mayoría del hidrógeno en la Tierra está «atrapado» en compuestos como el agua y los hidrocarburos. Por lo tanto, la producción de hidrógeno a menudo requiere energía para separar el hidrógeno de estos compuestos. Este es uno de los principales desafíos en la producción de hidrógeno de manera eficiente y sostenible.
El hidrógeno tiene un enorme potencial como fuente de energía limpia y renovable. Sin embargo, todavía hay muchos desafíos que deben superarse para hacer del hidrógeno una fuente de energía práctica y económica a gran escala. Estos desafíos incluyen el desarrollo de métodos de producción de hidrógeno más eficientes y sostenibles, la creación de infraestructuras para el almacenamiento y transporte de hidrógeno, y la mejora de las tecnologías para el uso eficiente del hidrógeno como fuente de energía.
