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| Febrero 2005 | ||
Recursos
En la actualidad, prácticamente el 95% del hidrógeno que se produce se hace a partir de combustibles fósiles
- Reformado con vapor (steam reforming): Con este procedimiento
el hidrógeno se obtiene a partir de hidrocarburos, fundamentalmente
del gas natural. El principal componente del gas natural es metano CH4 y
la reacción consiste básicamente en separar el carbono del
hidrógeno. El proceso tiene lugar en dos etapas: En la fase inicial,
el gas natural se convierte en hidrógeno, dióxido de carbono
y monóxido de carbono. La segunda etapa consiste en producir hidrógeno
adicional y dióxido de carbono a partir del monóxido de carbono
producido durante la primera etapa. El monóxido de carbono es tratado
con una corriente de vapor a alta temperatura produciéndose hidrógeno
y dióxido de carbono. El hidrógeno producido, se almacena
en tanques.
La mayoría del hidrógeno empleado
por la industria petroquímica se genera
de esta manera. El proceso tiene una eficiencia
entre el 70 y el 90%. A continuación se
muestran las reacciones químicas producidas
durante el proceso:
CH4 + H2O => CO + 3H2
CO + H2O => CO2 + H2
- Oxidación parcial de combustibles fósiles con defecto de O2. Se obtiene una mezcla de hidrógeno que posteriormente se purifica. Las cantidades de oxígeno y vapor de agua son controladas para que la gasificación continúe sin necesidad de aporte de energía. La siguiente reacción global representa el proceso::
CH1,4 + 0,3 H2O + 0,4 O2 => 0,9 CO + 0,1 CO2 + H2.
- Electrólisis del agua: El paso de la corriente eléctrica a través del agua, produce una disociación entre el hidrógeno y el oxígeno, componentes de la molécula del agua H2O. El hidrógeno se recoge en el cátodo (polo cargado negativamente) y el oxígeno en el ánodo. El proceso es mucho más caro que el reformado con vapor, pero produce hidrógeno de gran pureza. Este hidrógeno se utiliza en la industria electrónica, farmacéutica o alimentaria.
H2O + energía =>H2 + O2
- Fotoelectrolisis. Básicamente, este procedimiento aprovecha la radiación solar para generar la corriente eléctrica capaz de producir la disociación del agua y en definitiva la producción de hidrógeno.
- Utilizando la biomasa como fuente de producción de hidrógeno, éste se puede producir por dos procedimientos: gasificación de la biomasa o pirólisis.
Gasificación de biomasa : Se trata de someter a la biomasa a un proceso de combustión incompleta entre 700 y 1200ºC. El producto resultante es un gas combustible compuesto fundamentalmente por hidrógeno, metano y monóxido de carbono.
Pirólisis: Es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500ºC, . Se obtiene carbón vegetal y gas mezcla de monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno e hidrocarburos ligeros.
- Membranas de intercambio cónico o de electrolito polémico sólido: dejan pasar los protones (H+). Se producen las siguientes reacciones:
Ánodo:
H2O =>2H+ + 1/2 O2 + 2e-
H2O =>2H+ + 1/3 O3 + 2e-
Cátodo:
2H+ + 2e- =>H2
- Producción fotobiológica: Por ejemplo, la cianobacteria y las algas verdes pueden producir hidrógeno, utilizando únicamente luz solar, agua e hidrogenasa como una enzima. Actualmente, esta tecnología está en periodo de investigación y desarrollo con eficiencias de conversión estimadas superiores al 24%. Se han identificado más de 400 variedades de plantas primitivas candidatas para producir hidrógeno.
- Producción de hidrógeno a bordo del vehículo, a partir de metanol como combustible, para su consumo in situ parece ser la alternativa más idónea. El hidrógeno puede obtenerse por tres vías catalíticas diferentes:
De estas tres alternativas, la oxidación parcial (Ec. 1), ofrece algunas ventajas claras con respecto al reformado con vapor en cuanto que utiliza aire en vez de vapor y es una reacción exotérmica por lo que no requiere un aporte de energía externa durante la operación. Estas ventajas se contrarrestan con la producción de una cantidad de hidrógeno menor.
- Producción de hidrógeno a bordo del vehículo, a
partir de etanol como combustible, donde se produce la siguiente reacción:
CH3CH2OH + 3H2O
=> CO + CO2 + 6H2. Para
este caso se produce monóxido de carbono,
el cual es un veneno de la membrana de intercambio
de protones de las pilas de combustible.
La producción del hidrógeno a partir de la materia primaria (hidrocarburos o agua) necesita de importantes cantidades de energía. La investigación se centra ahora en saber si es posible el empleo de energías renovables sin carbono: descomponer el hidrógeno del agua a partir de energía fotovoltaica, eólica, hidráulica o geotérmica.
Fuente: International Energy Agency (IEA)
Fuentes: