Los vehículos impulsados por hidrógeno prometen reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, ya que repostar sólo lleva unos minutos en lugar de varias horas y además el combustible es limpio. Para hacer realidad esta visión, el mundo necesita más estaciones de recarga de H2 que cuenten con sensores, manómetros y válvulas compatibles con el hidrógeno para un funcionamiento seguro y fiable.
El mercado de la movilidad del hidrógeno se encuentra actualmente en sus primeras fases, pero todo apunta a un futuro en el que los vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno (FCEV) compartirán la carretera con los vehículos eléctricos de batería (BEV), y algún día sustituirán al motor de combustión. Los países desarrollados de todo el mundo han empezado a construir la infraestructura necesaria para producir, almacenar y transportar hidrógeno, así como para alimentar con él automóviles, flotas de camiones y maquinaria móvil.
El repostaje de hidrógeno se queda atrás respecto a la carga eléctrica… por el momento
A escala mundial, el reto es la escasez de estaciones de repostaje de hidrógeno, aunque su número no deja de aumentar. China es actualmente el líder mundial, con 250 estaciones de repostaje de hidrógeno, seguida de Japón, Corea del Sur y Alemania.
Los legisladores estadounidenses están trabajando para aumentar el apoyo a las tecnologías del hidrógeno como medio para reducir las emisiones. En marzo de 2023, los senadores Chris Coons (demócrata de Delaware) y John Cornyn (republicano de Texas) presentaron un paquete de cuatro proyectos de ley para apoyar la adopción del hidrógeno en los puertos marítimos, la industria, el transporte por carretera y las infraestructuras e innovaciones relacionadas con el hidrógeno.
El sector privado también ha invertido en H2. La empresa californiana FirstElement Fuel está creando True Zero, una amplia red de estaciones de recarga de hidrógeno en California para vehículos ligeros, medios y pesados. PowerTap, con sede en Vancouver, intenta hacer lo mismo. Pero en lugar de transportar el hidrógeno desde una planta de producción lejana, PowerTap produce el combustible in situ. Otra innovación es el repostaje portátil de hidrógeno, como la estación que Chart Industries -un fabricante líder mundial de equipos de alta ingeniería para múltiples aplicaciones en los mercados de las energías limpias y el gas industrial- abrió en septiembre de 2023 utilizando bombas de hidrógeno de ANGI Energy Systems. Las estaciones móviles de recarga de hidrógeno permiten a los propietarios de flotas invertir en FCEV sin tener que depender de estaciones fijas.
Funcionamiento de estaciones de recarga de hidrógeno
Funcionamiento de una estación de recarga de hidrógeno (haga clic para ampliar)
Ya se trate de estaciones de recarga fijas o móviles, el principio de funcionamiento de las estaciones de recarga de hidrógeno es el mismo.
- Después de transportar o canalizar el hidrógeno licuado o comprimido (o de producir el gas por electrólisis del agua in situ), éste entra en una botella o depósito de almacenamiento a baja presión, que oscila entre 20 bar (290 psi) y 500 bar (7.250 psi).
- Como preparación para el llenado, los compresores reducen aún más el volumen de hidrógeno para el almacenamiento a media o alta presión, un proceso que aumenta la presión a 900 bar (13.050 psi).
- Debido a la compresión y al efecto Joule-Thomson, el gas se calienta. Para garantizar que el hidrógeno no se caliente demasiado cuando se dispensa, un sistema de refrigeración reduce la temperatura del combustible a -40°C (-40°F) antes de que llegue a la boquilla de la bomba.
- El depósito del FCEV se llena a 350 o 700 bares (5.075 o 10.150 psi), un proceso que lleva aproximadamente el mismo tiempo que llenar un depósito de gasolina. Una vez en el depósito del vehículo, el hidrógeno se encuentra a una temperatura agradable de 30 °C (86 °F).
Instrumentos de medición e hidrógeno: retos y soluciones
Permeación y fragilización del hidrógeno
Las tecnologías de medición para la economía del hidrógeno tienen que superar una serie de obstáculos, la mayoría de los cuales tienen que ver con las propiedades únicas del elemento.
Permeación y fragilización por hidrógeno
Al ser el elemento más pequeño, los iones de hidrógeno pueden difundirse fácilmente en la mayoría de los materiales. La permeación del hidrógeno conduce a la fragilización del material. Las altas temperaturas y presiones aceleran la permeación y la fragilización.
Solución: asegúrese de que las partes húmedas del instrumento estén fabricadas con materiales compatibles con el hidrógeno. Varias aleaciones tienen una disposición celular extremadamente estrecha que resiste la permeación. Entre ellas están el 316L (acero inoxidable 316 con bajo contenido en carbono), el 316Ti (versión del 316 estabilizada con titanio), el 2.4711 Elgiloy® (una «superaleación» de cobre, cromo, níquel y molibdeno) y otros aceros austeníticos.
Fugas de contención
Las fugas provocan pérdidas de producto y, en el peor de los casos, explosiones. Por tanto, no sólo el material del instrumento debe ser compatible con el hidrógeno, sino también las juntas, soldaduras y uniones.
Solución: elija instrumentos con un ajuste soldado de los componentes húmedos. Las juntas poliméricas están bien para la mayoría de los demás gases y líquidos, pero son demasiado porosas para las aplicaciones de hidrógeno.
Desviación de la señal
La permeación de hidrógeno puede provocar cambios estructurales en el elemento sensor, lo que da lugar a una desviación de la señal que afecta a la fiabilidad y precisión a largo plazo del instrumento. Dado que las estaciones de llenado de hidrógeno requieren estabilidad de señal tanto por seguridad como por eficiencia, sólo los sensores fabricados con aleaciones resistentes al hidrógeno garantizan un funcionamiento sin problemas y una larga vida útil.
Solución: para una mayor resistencia a la permeación del hidrógeno, el acero austenítico o una aleación especial pueden recubrirse con una barrera metálica. El oro es el material más solicitado para el revestimiento, ya que es eficaz contra la permeación incluso a altas temperaturas.
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