El hidrógeno (H) es un elemento químico del grupo I de la tabla periódica con número atómico 1, peso atómico 1.00797, peso molecular (H₂ ) 2.0158 y valencia 1. Reacciona con ciertos metales para producir hidruros, en los que el hidrógeno está presente como un ion con carga negativa. Por ello, se incluye en el grupo VII (o 17) junto con los halógenos.
El hidrógeno ya se conocía a principios del siglo XVI. El alquimista y médico suizo Philippus Aureolus Paracelsus (1493-1541) lo produjo disolviendo hierro en ácido sulfúrico. En 1783, Antoine Lavoisier descubrió la naturaleza elemental de este gas y le dio su nombre (del griego «hydr» (agua) y «gen» (dar a luz)).
El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, presenta una alta densidad de energía por unidad de masa y se combustiona en limpio – produce vapor de agua – [1]. Desafortunadamente, no es una fuente de energía sino un portador de energía, es decir, no se encuentra disponible libremente en la naturaleza y debe producirse a partir de agua u otros compuestos orgánicos [2].
Entre las etapas para poder aprovechar y aplicar la energía del hidrógeno (producción, almacenamiento, distribución y uso), el almacenamiento eficiente, seguro y económico suele ser la que dificulta su comercialización [3]. Frente al almacenamiento de gases y líquidos, surgen algunas dificultades como condiciones de almacenamiento severas, equipo auxiliar complicado y alto costo; mientras que el almacenamiento sólido presenta ciertas ventajas debido a que permite almacenar grandes cantidades de energía en espacios relativamente pequeños, bajo costo de equipo, condiciones de almacenamiento suaves – Temperatura y Presión – y alta densidad volumétrica [2].
Es bien sabido – desde hace más de un siglo – que el hidrógeno se puede almacenar de forma reversible en metales como el Pd [2], el cual es poco abundante, pesado y caro. Bajo esta premisa, se han dedicado muchos estudios al desarrollo de sistemas metal-hidrógeno para el almacenamiento de hidrógeno [4-6].
De acuerdo a la forma de producción de hidrógeno se le asigna un «color».
- El hidrógeno gris se obtiene mediante el reformado de metano con vapor y el CO₂ producido se libera a la atmósfera.
- El hidrógeno azul se obtiene mediante el reformado de metano con vapor, pero el CO₂ se captura y almacena.
- El hidrógeno verde se obtiene mediante la electrólisis del agua utilizando la electricidad obtenida de una fuente renovable como la eólica o la solar.
- El hidrógeno rosa se obtiene mediante la electrólisis del agua cuando la electricidad procede de la energía nuclear.
- El hidrógeno negro o marrón se obtiene a partir del carbón mediante la gasificación, pero es un proceso muy contaminante ya que se libera CO₂ a la atmósfera.
En un futuro inmediato, la mayor parte del hidrógeno que se produzca se utilizará a nivel industrial y será de color gris, para pasar a ser hidrógeno azul a medida que se vayan desarrollando más proyectos de investigación logrará ser verde.
Referencias:
[1] X. Chen, 15 – Mapping the universe with 21cm observations, in: L. Kong, T. Huang, Y. Zhu, S.B.T.-B.D. in A. Yu (Eds.), Elsevier, 2020, pp. 379–406.
[2] P. Jena, Materials for Hydrogen Storage: Past, Present, and Future. J. Phys. Chem. Lett. 2 (2011) 206–211.
[3] T. Capurso, M. Stefanizzi, M. Torresi, S.M. Camporeale, Perspective of the role of hydrogen in the 21st
century energy transition. Energy Convers. Manag. 251 (2022) 114898.
[4] B. Sakintuna, F. Lamari-Darkrim, M. Hirscher, Metal hydride materials for solid hydrogen storage: A review. Int. J. Hydrogen Energy. 32 (2007) 1121–1140.
[5] M. Hirscher, V.A. Yartys, M. Baricco, J. Bellosta von Colbe, D. Blanchard, R.C. Bowman, et. al. Materials for hydrogen-based energy storage – past, recent progress and future outlook. J. Alloys Compd. 827 (2020) 153548.
[6] M. Bououdina, D. Grant, G. Walker, Review on hydrogen absorbing materials—structure, microstructure, and thermodynamic properties. Int. J. Hydrogen Energy. 31 (2006) 177–182.
