Almacenador de hidrógeno a baja presión para uso en prototipos de sistemas sostenibles de energía

Abstract

Introducción: La producción de hidrógeno por electrólisis del agua con fuentes de energía renovables y su almacenamiento para su posterior uso, es una de las tecnologías más prometedoras para almacenar energía. El hidrógeno se puede almacenar bajo diferentes formas, pero la más eficiente y segura es como sólido, formando hidruros metálicos, ya que si se usa una aleación metálica adecuada no tiene costos de compresión ni de licuefacción. El almacenador de hidrógeno conteniendo aleaciones formadoras de hidruros de baja presión de equilibrio se puede cargar rápidamente mediante el uso de generadores de hidrógeno. El hidrógeno almacenado se puede posteriormente usar para alimentar una celda de combustible de H2/aire tipo PEM (Proton Exchange Membrane) y así obtener electricidad de manera eficiente. En este trabajo se estudia el comportamiento de un almacenador de hidrógeno a baja presión, para su incorporación a un prototipo integrado de producción de electricidad y combustible para su uso en lugares aislados. Resultados: Se evaluó el comportamiento de un almacenador de hidrógeno conteniendo LaNi5 durante el proceso de carga a temperatura ambiente al máximo caudal de hidrógeno entregado por el electrolizador (1sL/min) y posteriormente durante el proceso de descarga a ese mismo caudal, alimentando una celda de combustible. La caracterización del almacenador consistió en controlar su presión dinámica interna y las temperaturas de la pared externa y en el centro del contenedor durante la carga y la posterior descarga. En todos los ensayos de carga realizados el contenedor llegó a su capacidad de 70 sL antes de alcanzar la presión máxima de trabajo del electrolizador. Los ensayos de descarga se realizaron acoplando térmicamente el almacenador con la salida de aire caliente de la celda (55-65 C). Conclusiones: Se construyó un prototipo de almacenador que muestra una excelente capacidad de almacenamiento y recuperación de hidrógeno. Los resultados muestran que utilizando una aleación de baja presión de equilibrio en el contenedor inmerso en aire a temperatura ambiente se logra cargarlo rápidamente a su máxima capacidad, aún a temperaturas de hasta 50 C con un electrolizador productor de hidrógeno tipo PEM, sin requerir compresión adicional. Se demostró también que al acoplar térmicamente el almacenador con la celda de combustible, aumenta su temperatura de operación manteniendo la presión de hidrógeno sobre el valor de corte, lograndorecuperar todo el hidrógeno previamente almacenado.