¿Cuáles son las tecnologías de producción de hidrógeno?
1. Reformado de metano con vapor
El reformado de metano con vapor (SMR) es un método de producción de hidrógeno a partir de gas natural, que es principalmente metano. Actualmente es la fuente más barata de hidrógeno industrial. Casi el 50% del hidrógeno mundial se produce de esta manera. El proceso implica calentar el gas entre 700 y 1100 °C en presencia de vapor y un catalizador de níquel.
La reacción endotérmica resultante descompone las moléculas de metano y forma monóxido de carbono CO e hidrógeno H2. Luego, el gas de monóxido de carbono puede pasar a través de óxido de hierro u otros óxidos con vapor y sufrir una reacción de desplazamiento de gas de agua para obtener una mayor cantidad de H2. La desventaja de este proceso es que su subproducto es una liberación atmosférica importante de CO2. CO y otros gases de efecto invernadero.
Dependiendo de la calidad de la materia prima (gas natural, gas rico, nafta, etc.), la producción de una tonelada de hidrógeno también produce entre 9 y 12 toneladas de CO2, un gas de efecto invernadero que puede ser capturado.
Dependiendo de la calidad de la materia prima (gas natural, gas rico, nafta, etc.), la producción de una tonelada de hidrógeno también produce entre 9 y 12 toneladas de CO2, un gas de efecto invernadero que puede ser capturado.
2. Pirólisis de metano
Explicar la entrada y salida de la pirólisis de metano, que es un método eficiente en un solo paso para producir hidrógeno sin gases de efecto invernadero
Pirólisis de metano Es el proceso de producción de hidrógeno a partir de gas natural. El hidrógeno se separa en un solo paso haciéndolo fluir a través de un catalizador de metal fundido en una "columna de burbujas". Se trata de un enfoque “libre de gases de efecto invernadero” para medir la producción potencial de hidrógeno de bajo costo en comparación con su capacidad para ampliar y operar a gran escala. ?El proceso se lleva a cabo a una temperatura más alta (1065°C o 1950°F). ?
3. Electrólisis
La electrólisis implica el uso de electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. La eficiencia de la electrólisis del agua es del 70-80% (pérdida de conversión del 20-30%), mientras que la eficiencia térmica del reformado con vapor de gas natural está entre el 70-85%. ?Se espera que la eficiencia eléctrica de la electrólisis alcance el 82-86% para 2030?, manteniendo al mismo tiempo la durabilidad a medida que el progreso en este campo continúa acelerándose.
La electrólisis del agua puede funcionar entre 50 y 80 °C, mientras que el reformado de metano con vapor requiere temperaturas entre 700 y 1100 °C. ?La diferencia entre los dos métodos es la fuente de energía primaria utilizada; electricidad (para electrólisis) o gas natural (para reformado de metano con vapor).
Impacto ambiental
A partir de 2020, la mayor parte del hidrógeno se produce a partir de combustibles fósiles, lo que genera emisiones de dióxido de carbono. Cuando las emisiones se liberan a la atmósfera, esto a menudo se denomina hidrógeno gris, y cuando las emisiones se capturan mediante la captura y almacenamiento de carbono (CAC), a menudo se le llama hidrógeno azul.
Supongamos que las tasas de fuga de metano en las fases iniciales y medias de los EE. UU. y la producción se modernizan con captura de CO2 a través de reformadores de metano con vapor (SMR). El uso de reformadores autotérmicos (ATR) con captura de CO2 puede lograr mayores tasas de captura con una eficiencia energética satisfactoria, y las evaluaciones del ciclo de vida han demostrado que el rendimiento de dichas plantas es menor en comparación con los SMR con menores emisiones de gases de efecto invernadero.
Se ha evaluado que la aplicación de la tecnología ATR en Europa produce menores emisiones de gases de efecto invernadero que la quema de gas natural en comparación con la captura integrada de CO2. Por ejemplo, el proyecto H21 informa que las emisiones de gases de efecto invernadero son menores debido a una. Reducción del 68% en la intensidad de CO2. Las emisiones de gases se redujeron en un 68%. El gas natural se combina con tipos de reactores más adecuados para capturar dióxido de carbono.
El hidrógeno producido utilizando la tecnología más nueva y no contaminante de pirólisis de metano a menudo se denomina hidrógeno turquesa. El hidrógeno de alta calidad se produce directamente a partir del gas natural y el carbono sólido no contaminante asociado no se libera a la atmósfera, que luego puede venderse para uso industrial o almacenarse en vertederos.
El hidrógeno producido a partir de fuentes de energía renovables a menudo se denomina hidrógeno verde. Hay dos formas prácticas de producir hidrógeno a partir de fuentes de energía renovables. Uno es la conversión de electricidad a gas, donde la electricidad se utiliza para electrolizar agua para producir hidrógeno, y el otro es utilizar gas de vertedero para producir hidrógeno en un reformador de vapor. El combustible de hidrógeno es un combustible renovable cuando se produce a partir de fuentes de energía renovables como la energía eólica o solar.
El hidrógeno producido por la energía nuclear mediante electrólisis a veces se considera un subconjunto del hidrógeno verde, pero también puede denominarse hidrógeno rosa. La central nuclear de Oskarshamn llegó a un acuerdo en enero de 2022 para suministrar hidrógeno rosa comercial del orden de kilogramos por día.