El documento analiza las diferentes estrategias de almacenamiento de hidrógeno, incluyendo compresión, licuefacción, fisisorción, hidruros metálicos e hidratos complejos. Presenta los problemas asociados con cada método y evalúa sus características para determinar cuál es la mejor tecnología desde el punto de vista energético y de costos para la producción, almacenamiento y consumo de hidrógeno como vector energético.

1. ANÁLISIS BIBLIOMÉTRICO DE LAS ESTRATEGIAS DE
ALMACENAMIENTO DE HIDROGENO
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO:
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Dificultades en el almacenamiento de hidrogeno
HIPÓTESIS
El uso de hidruros complejos que absorban químicamente el hidrogeno podría ser la
forma de almacenamiento más eficiente desde el punto de vista energético.
OBJETIVOS:
General
 Evaluar las características y los rendimientos de los sistemas de
almacenamiento de hidrógeno para determinar cuál es la mejor
tecnología para la cadena de producción-almacenamiento y consumo.
[4]
Específicos:
 Comparar cualitativamente las distintas soluciones de
almacenamiento basados en parámetros como la capacidad de
almacenamiento, costos energéticos en el proceso de captación y
liberación, seguridad, facilidad de transporte.
 Demostrar que una tecnología basada en hidruros clatratos de
hidrógeno aunque lejos de estar optimizada puede llegar a ser
competitiva con las demás.
ANTECEDENTES
NECESIDADES
 Convertir al hidrógeno en un vector energético
 Además de querer utilizarse en la industria automotriz, el hidrógeno
tiene potencial uso en plantas de energía solar y energía eólica ya
que se podría almacenar la energía excedente que se produce
durante las horas pico de generación, para luego utilizarla en horas
pico de consumo.
 Son dos las tecnologías que pueden usar el hidrógeno como
combustible: sistemas que utilizan motores de combustión y
motores electroquímicos con pilas de combustible.
 poder almacenar a bordo de un automóvil de pilas de combustible la
cantidad suficiente de hidrogeno para proporcionar una autonomía
de 500 Km.

2. El hidrógeno presenta una densidad muy baja (0.089 Kg/m3
) sin embargo tiene
un alto contenido energético por peso y esto lo convierte en un combustible de
interés o en un portador de energía. De esta manera se requiere transformar el
hidrógeno en una forma fácilmente manejable por compresión o licuefacción o
atrapándolo, a través de la interacción con otros compuestos mediante uniones
fuertes o débiles, como enlaces covalentes o fuerzas de Van der waals [4]
El objetivo de las tecnologías para el almacenamiento del hidrógeno es reducir
el volumen que el hidrógeno ocupa naturalmente en su estado termodinámico
estable bajo condiciones ambientales, es decir, como gas.
con la demanda actual de sistemas energéticos mas eficeintes, las tecnologías
de alamcenamiento que desperdician una alta cantidad de la energía que
transportan deben ser reeplazadas o al menos confinadas a aplicaciones donde
no se pueda usar otra tecnología.
desperdiciar hidrogeno no es simplimente desperdiciera su contenido
energetico. el hidroegeno eno es un recurso natural sino que la mayor parte de
este se debe producir agotando otros recursos por ejemplo mediante la
gasificación de combustibles fosiles cuya eficiencia es alrededor del 40 al 60 %.
Esto significa que por cada 1 kg de hidrogeno desperdiciado se están hecahndo
a perder 2 kg de combstible fosil.[4]
La eventual escacez de combustibles fósiles nos obliga a buscar otra
alterantivas energéticas que puedan basarse en recursos renovables y que
generen un menor impacto ambiental.
Generalidades
Con el desarrollo de la economía del hidrógeno y los VCC (vehículos de celdas de
combustible), la manera de almacenar y liberar grandes cantidades de hidrógeno se
convierte en un mayor problema, y los esfuerzos en investigación están apuntando a
resolver este problema tecnológico.[4]
El hidrógeno es el combustible más limpio y tiene un poder calorífico 3 veces superior al
del petróleo sin embargo no es un recurso natural sino un combustible hecho por el
hombre. Por eso el hidrógeno tiene implícito un costo de manufactura que lo hace tres
veces más costoso que los productos derivados del petróleo. Por lo anterior cualquier
método de almacenamiento debe evitar un incremento en el costo del hidrógeno como
combustible. Hay un solo problema para el desarrollo del programa del vehículo de
hidrógeno y es su almacenamiento. Si pensamos en los 49 m3
que ocupan 4 Kg de
hidrógeno, que es lo requerido para una distancia de manejo práctica, uno puede
imaginarse en lo difícil que es el trabajo de almacenar hidrógeno. El almacenamiento
básicamente implica reducir el enorme volumen de este gas. Los métodos de interés
incluyen compresión, licuefacción, fisisorción, hidratos metálicos e hidratos complejos. [3]
 baja densidad del hidrógeno
 pérdida de energía en su almacenamiento/ gastos extras(compresión ,
criogenización, asilamiento térmico)
 mayores gastos monetarios

3.  el costo por unidad de energía es muy alto
 no es competitivo almacenarlo en recipientes a presión
 se usa muchas veces la misma tecnología actual y disponible del gas
natural para aplicarla al hidrógeno por ejemplo en las redes de tuberías
para el transporte o los compresores de pistones o turbocompresores
pues es necesario modificar su diseño
 el transporte –diseño de tuberías especiales
MARCO TEORICO
Actualmente…….. pag 84
Aunque el hidrógeno posea todas las ventajas para convertirse en un vector
energético determinante, tiene que superar dos obstáculos que podrían frenar su
utilización. Si bien es el más ligero de los átomos existentes, es también el más
voluminoso en su estado gaseoso a temperatura y presión corrientes. Además, su
capacidad de liberación de energía hace que sea un gas especialmente inflamable.
Por lo tanto, antes de utilizarlo, habrá que resolver la compleja problemática de su
almacenamiento y su distribución en las condiciones requeridas de volumen y de
seguridad.[2]
ALMACENAMIENTO EN FORMASÓLIDA
Almacenamiento de hidrógeno como gas absorbido en sólidos porosos.
Por ejemplo en nanotubos de carbón activado.
Los científicos llevan años experimentando diferentes métodos de almacenar el
hidrógeno, lodos de hidrógeno, nanotubos de carbono, nanofibras de grafito,
fulerenos, zeolitas, microesferas de vidrio, hidruros metálicos etc. Los depósitos de
hidruros metálicos contienen compuestos metálicos (fundamentalmente metales de
transición y tierras raras), que forman redes cristalinas con intersticios en los que
bajo ciertas condiciones pueden quedar absorbidos átomos de hidrógeno. La
capacidad de almacenamiento del metal viene determinada por sus curvas PCT
(presión, concentración y temperatura) características. En condiciones catalíticas
apropiadas y a través de una ligera calefacción (del orden de los 80ºC, que podría
ser obtenida por el propio calor emitido por la pila de combustible) un fenómeno de
desorción libera después el hidrógeno haciendo posible su utilización como
combustible. [2]
MÉTODOS QUÍMICOS
En forma de amoníaco
hidruros metálicos(forma sólida)
los clatratos
Los clatratos son compuestos en los que las moléculas de un gas están
encapsuladas en una red cristalina de moléculas de otro compuesto, usualmente
agua. Se sabe que los clatratos de agua están presentes en cantidades abundantes

4. en el fondo oceánico, donde dominan presiones suficientemente elevadas para
estabilizarlos.
¿CÓMO ALMACENAR EL HIDRÓGENO? [1]
PROBLEMAS
EN FORMAGASEOSA  Altas presiones
 Pesos elevados de los tanques
si se comprime
 mucho espacio si no se
comprime-tanques muy
grandes
 COMPRESION=PÉRDIDA DE
ENERGÍA(metodología clásica)
EN FORMALÍQUIDA  Baja densidad por unidad de
volumen comparado con otros
combustibles
 LICUEFACCIÓN= PÉRDIDA DE
ENERGÍA(metodología clásica)
 ASILAMIENTO TÉRMICO
 Recipientes especiales muy
costosos
 MANTENIMIENTO COSTOSO
 baja temperatura de ebullición
 minimizar pérdidas de fluido
criogénico(N2)
 Pérdidas por ebullición(por
ejemplo del 0.25%/día en
depósitos Dewar en camiones)
 TRANSPORTE
 por tuberías: peligro de
explosión por condensación
del vapor de agua.
 no se pueden usar
aislamientos porosos
 Fragilización de los materiales
Poco práctico en instalaciones no
industriales
EN FORMASÓLIDA(más reciente)
Los hidruros metálicos
Modo compacto
Intermedio en peso
Según el tipo de enlace:
Iónicos
metálicos
Covalentes(descartados como
almacenadores pues solo liberan el H2
 transferencia de calor
 el deterioro del lecho metálico
 la seguridad
 la Fragilización
 la baja densidad de
almacenamiento,
 la baja densidad de energía
 la necesidad de desarrollar

5. a temperaturas superiores a 800 °C, ej.
hidrocarburos)
compresores de hidrógeno
fiables.
REFERENCIAS
[1] http://www.energiasostenible.net/almacenamiento_y_transporte_de_hidrog.htm
[2] http://www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas/2007/04/27/64520
[3] Progress and problems in hydrogen storage methods. Li Zhou. High Pressure
Adsorption Laboratory, School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin
University, Tianjin 300072, China. Renewable and sustainable energy reviews.
[4] Comparison of hydrogen hydrates with existing hydrogen storage technologies:
Energetic and economic evaluations Pietro Di Profio a,1, Simone Arca a,2, Federico Rossi
b,3, Mirko Filipponi b,* a CEMIN, Centro di Eccellenza Materiali Innovativi Nanostrutturati,
Dip. Chimica, University of Perugia, Via Elce di Sotto, 8 - 06123 Perugia, Italy b CIRIAF,
University of Perugia, Industrial Engineering Department, Via G. Duranti 67, - 06125
Perugia, Italy
ARTÍCULOS
 Progress and problems in hydrogen storage methods
Hay básicamente 5 métodos candidatos que han atraído el interés de la comunidad
científica: la compresión, la licuefacción, la fisisorción, los hidruros metálicos y los hidruros
complejos.
 Comparison of hydrogen hydrates with existing hydrogen storage technologies
Los métodos clásicos de almacenaje basados en la compresión y la licuefacción se han
establecido como enfoques eficientes, pero envuelven enormes problemas de seguridad y
costos asociados con el trabajo de compresión y enfriamiento que no son despreciables.
La eficeincia de uan tecnología en particular para el almacenamiento del hidrógeno no es
sólo una cuestión de la capacidad máscica o volumétrica sino de la red o toda la cadena
de la energía almacenada. De hecho la energía necesaria para transformar el hidrógeno
desde su estado gasesoso hasta las condiciones de almacenamiento, y luego la energía
requerida para recuperar la misma forma desde el medio de almacenamiento es un
problema crítico y especialmente para los hidruros metalicos.
Para comprimir hidrogeno, se require energia como trabajo mecanico; para licuarlo, lo
mismo, además, se necesitan energía de enfriamiento y trabjo de compresión más una

6. cierta cantidad e energía necesaria para mantener el hidrogeno bajo las condiciones
termodinámicas apropiadas de estado liquido. Cuando en vez de lo anterior, el hidrogeno
se almacena en o dentro de soportes, su estabilidad será mayor mientras mas fuerte sea
la interaccion con el soporte. en ese caso, una enerome cantidad de energía será
necesaria para recuperar el hidrogeno del soporte.
de esta forma nos damos cuenta que el problema del alamacenamienteo no solo recide
en la capacidad sino la efeiceincia energética pues se deben descartar aquellos métodos
que impliquen un balance negativo de energía ya que de lo que se trata es precismente
almacenar energía.
considerando una combinacion adecuada entre estabilidad del sistema de
almacenamiento y facilidad en la recuperacion del hidrogeno, es possible estimar que un
valor adecuado para la energia de interaccion entre el hidrogeno y su soporte debe ser de
aproximadamente 20 Kcal/mol o lo que equivale a 40 000Kj/Kg de hidrogeno. este es un
valor intermedio entre la energía de interaccion típica para los enlaces covalntes y para
los enlaces débiles.
como métodos clasicsos y bien estalecidos escogimos la compresión estándar a 200
bares en cilindros de acero y la compresión estándar a 300 y 750 bares en os nuevos
cilindros de aluminio con chaqueta de fibra de carbono. también la licuefacción.
para la calse de sitemas basados en el principio de quimisorción, donde en enalce de la
molecula de hidrogeno se rompe para formar nuevos enlaces con el soporte de
almacenamiento se van a analizar los hidruros metalicos usando MgH2 como
representatico de los hidruros de alta temperatura(HTH) y el LaNi5H6 coo representativo
de los hidruros de abaja temperatura.(LTH). también se analiza el NaAlH4 como ejemplo
de los nuevos hidruros basados en aleacones de alumnio (alanatos).
como representantes de la fisisorción se han escogido los nanotubos de paredes de
carbón donde el hidrogeno interactua a un nivel muy débil con el soporte.
un interés especial se le ha puesto al amoniaco ya que además ser un medio prometedor
de almacenamiento tiene una producción industrial muy bien establecida.
todos los sitemas fueron comparados con los clatratos con elfin de dererrmianr si estos
últimos tiene lo necesario para compertir
primero lass condiciones termodinamicas de los sistemas de almacenamiento son el
hidrogeno almacenad adentro han sido identificadas y luego las condiciones
termodinamicas bajo las culaes el proceso de almacanamiento y liberacion tienen luegar
han sido evaluadas. segundo, los datos fundaentales han sido recolectados tales como
system gravity, capacidad teorica de almacenamiento, calor especidfico, calor latente,,,
luego la energía de interaccion ente el h2 y el soporte han sido obtenidas con el fin de
determinar si cumplen o no son el valor optimo de 40000Kj/kg.
se define la energía especidfica de consumo que el la porción de energía almacenada en
formade h2 que es necesaria para lso procesos de almacenamiento y liberación . evaluar

7. eficiencia y se evalua el impacto ambiental a través de las emisiones de co2 para un
proceso de almacenamiento y liberación.