Hidrogenoaren biltegiratze

Hidrogeno likidoa biltegiratzeko tankea Launch Pad 39B-n

Hidrogenoaren biltegiratzea hidrogenoa biltzeko erabiltzen den prozesua da. Hidrogenoa eraginkortasunez biltegiratzea ezinbestekoa da gaur egungo ekonomiarentzat. Azken urteotan, arlo honetan egin diren ikerketa guztiak kontuan hartuta, $H_{2}$ era trinko eta arin batean biltegiratzea da egokiena, batez ere, hidrogeno-ibilgailuetarako. Biltegiratzea eraginkorra izateko, hainbat metodo daude, presio altuak eta tenperatura kriogenikoak erabiltzen dituztenak. Horrez gain, hidrogenoa biltegiratzeko zein askatzeko ahalmena duten konposatu kimikoak erabiltzen dira lotura kimikoen bitartez.

Hidrogenoa automobilgintza industrian erabili ez ezik, eguzki-energia eta energia eolikoa ekoizteko instalazioetan ere erabiltzen da; instalazio horietan, energia-sorkuntza gehieneko orduetan dagoen soberakina biltegiratzen da, geroago kontsumo gehieneko orduetan erabiltzeko.

Propanoa eta gasolina bezalako hidrokarburoekin alderatuta, gaurko teknologien bidez biltegiratzen eta garraiatzen askoz ere zailagoa da. Gas egoeran dagoen hidrogenoak dentsitate oso baxua du hidrokarburo likidoekin alderatuta; hortaz, energia kantitate bera biltegiratzeko gordailu handiagoa behar da. Hidrogeno gasez betetako tanke handi bat energia kantitate bera hidrokarburo eran biltegiratzen duen tanke txiki bat baino askoz ere astunagoa eta handiagoa izan behar da. Presiopeko $H_{2}$ tankea bada, tamaina murrizten da baina ez pisua.

Hidrogenoa egoera likidoan ere bil daiteke, baina kontuan izan behar da -252,882ºC-an gas bihurtzen dela eta, beraz, biltegiratze kriogenizatua erabiltzen da. Hortaz, energia asko lortu behar da hidrogenoa likido eran izateko. Biltzeko erabiltzen diren tankeak isolatu egin behar izaten dira lurrunketa ekiditeko.

Teknologiak

Hidrogeno konprimatua

Hidrogenoaren biltegiratze dentsitate presio eta tenperatura batzuetarako

Gas egoeran dagoen hidrogenoa presio handietan biltegiratzea da metodo honen helburu nagusia, horrela biltegiratze dentsitatea handitzeko. Metodo hau gehien bat automobilen mundura bideratuta dago eta biltegiratzen den hidrogenoa 350-700 bar inguruko presioan mantentzen da. Honda eta Nissan automobil-enpresa handiek garatu dute metodo hau.

Hidrogeno likidoa

Hidrogenoaren tenperatura -253ºC-ra murrizten da, egoera likidoa izan dezan. Gas natural likidoaren prozesu berbera jasaten du, baina hidrogeno likidoaren efizientzia handiagoa da.

Biltegiratze kimikoa

Biltegiratze kimiko handia eskain dezake, biltegiratze-dentsitate handiak lortzen baitira horrela. Esate baterako, hidrogeno superkritikoak 30ºC-ko tenperaturan eta 500 bar-eko presiopean 15.0mol/L-ko dentsitatea du, eta metanolak, aldiz, baldintza berberetan 49.5mol/L-ko dentsitatea du.

Biltegiratze-materialaren birsortzea arazo larria da, eta biltegiratze kimikorako sistema ugari ikertu dira, konponbideak aurkitu nahian.

Karbono Dioxidoaren hidrogenazioa

Gaur egun sortzen den Karbono dioxido guztia gutxitzeko $CO_{2}$-aren hidrogenazio prozesua da hidrogenoa biltegiratzeko metodo bat. Metodo honen bitartez, $CO_{2}$-a hidrogenatuz, bi elementuen konposatuak biltegiratzen dira, eta konposatu organikoen sorrera murrizten da. $CO_{2}$-aren hidrogenazioaren bide nagusia metanolaren bidea da, non metanolaren sintesiaren bidez kate luzeko hidrokarburoak sor daitezkeen.

Biltegiratze fisikoa

Kasu honetan, hidrogenoa forma fisikoetan mantentzen da, hau da, gas, jariakin superkritiko edo inklusio molekular gisa. Muga teorikoak eta emaitza esperimentalak ontzien edukiera bolumetrikoen eta grabimetrikoen, mikroporo eta nanoporoen araberakoak ez ezik, segurtasun eta betetzeko denbora eskakizunen araberakoak ere badira.

Biltegiratze estatikoa

Metodo mugikorretan ez den bezala, hidrogenoaren dentsitatea ez da arazo handia biltegiratze estatikoan.

Lur azpiko hidrogeno-biltegiratzea

Lur azpiko biltegiratzea egiten denean, hidrogenoa leizeetan, gatz-haranetan eta olio- edo gas-eremu agortuetan metatzen da. Urteetan, hidrogeno kantitate handiak bildu dira inongo arazorik gabe haitzuloetan.

Elektrizitatea gas bihurtzea

Prozesu honen bitartez, energia elektrikoa erregai bihurtzen da. Gaur egun bi metodo nagusi daude. Lehenengoan, energia elektrikoaren bitartez hidrolisia egiten da, $H_{2}O$ konposatuaren hidrogenoa eta oxigenoa atomoetan banatzeko. Hidrogeno hori gas natural sarera gehitzen da. Beste metodoak, askoz ere efizientzia txikiago du, eta karbono dioxidoa, elektrolisi bidez hidrogeno eta metano bihurtzean datza.

Biltegiratze mugikorra

Hidrogenoa erregai garbi alternatiboa da automobilgintzarako. Metaletan oinarritutako erregaiak nabarmen murriztu ditzake berotegi-efektuko gasen igorpenak, hala nola ${\ce {CO2}}$, ${\ce {SO2}}$ eta $NO_{X}$. Hidrogenozko erregai-pilak (HFC) erabiltzeko hiru arazo daude: eraginkortasuna, tamaina eta gas barruko biltegiratze segurua. Erronka horiei aurre egiteko, nanomaterialak erabiltzea proposatu da, hidrogenoa biltegiratzeko sistema tradizionalen ordezko aukera gisa. Nanomaterialak erabiltzeak dentsitate handiagoko sistema bat eman lezake, eta DOEk ezarritako helbururako eroapen-maila 300 miliara handitu.

Hidrogenoaren biltegiratzea gaur egun

Hidrogenoaren biltegiratzearen ikerketa arloa oso zabala da, argitaratutako milaka lan daude. Ikerketek diotenez, hidrogeno-energiak garapen-ziklo bat jasan zuen 2000-ko hamarkadan. Alor horretako ikerketen kopurua nabarmen hazi zen 10 urte horietan zehar. Ondoren, hazkundeak jarraitu zuen arren, hazkunde-abiadura moteldu egin zen, eta maximoa lortu zen 2015.urtean. Argitalpen gehieneko herrialdeak Txina, Europar Batasuna eta Estatu Batuak dira.

Kanpo estekak

• Datuak: Q1203442
• Multimedia: Hydrogen storage / Q1203442