El gas hidrógeno se produce mediante varios métodos industriales. Los combustibles fósiles son la fuente dominante de hidrógeno. [1] A partir de 2020, la mayor parte del hidrógeno (~95%) se produce mediante el reformado con vapor de gas natural y otros hidrocarburos ligeros , y la oxidación parcial de hidrocarburos más pesados. [2] [ necesita cotización para verificar ] Otros métodos de producción de hidrógeno incluyen la gasificación de biomasa y la pirólisis de metano . La pirólisis de metano y la electrólisis del agua pueden utilizar cualquier fuente de electricidad, incluida la energía renovable .
La producción de hidrógeno juega un papel clave en cualquier sociedad industrializada , ya que el hidrógeno es necesario para muchos procesos químicos. [3] En 2020, se produjeron aproximadamente 87 millones de toneladas de hidrógeno [4] en todo el mundo para diversos usos, como el refinado de petróleo , en la producción de amoníaco mediante el proceso Haber y en la producción de metanol mediante la reducción de monóxido de carbono . El mercado mundial de generación de hidrógeno estaba valorado razonablemente en 155 mil millones de dólares en 2022, y se esperaba que creciera a una tasa de crecimiento anual compuesta del 9,3% entre 2023 y 2030. [5]
El reformado de metano con vapor (SMR) produce hidrógeno a partir de gas natural, principalmente metano (CH 4 ), y agua. Es la fuente más barata de hidrógeno industrial, siendo la fuente de casi el 50% del hidrógeno mundial. [6] El proceso consiste en calentar el gas a 700-1100 °C (1300-2000 °F) en presencia de vapor sobre un catalizador de níquel . La reacción endotérmica resultante forma monóxido de carbono e hidrógeno molecular (H 2 ). [7]
En la reacción de transferencia de agua y gas , el monóxido de carbono reacciona con vapor para obtener cantidades adicionales de H2 . El WGSR también requiere un catalizador, normalmente sobre óxido de hierro u otros óxidos . El subproducto es CO 2 . [7] Dependiendo de la calidad de la materia prima (gas natural, nafta , etc.), una tonelada de hidrógeno producida producirá también de 9 a 12 toneladas de CO 2 , un gas de efecto invernadero que puede ser capturado . [8]
Para este proceso, el vapor de alta temperatura (H 2 O) reacciona con metano (CH 4 ) en una reacción endotérmica para producir gas de síntesis . [9]
En una segunda etapa, se genera hidrógeno adicional a través de la reacción de cambio de agua-gas, exotérmica y de menor temperatura, que se realiza a aproximadamente 360 °C (680 °F):
Básicamente, el átomo de oxígeno (O) se elimina del agua adicional (vapor) para oxidar el CO a CO 2 . Esta oxidación también proporciona energía para mantener la reacción. El calor adicional necesario para impulsar el proceso generalmente se obtiene quemando una parte del metano.
La producción de hidrógeno a partir del gas natural y de los hidrocarburos más pesados se consigue mediante oxidación parcial. Una mezcla de combustible, aire o combustible y oxígeno se quema parcialmente , lo que da como resultado un gas de síntesis rico en hidrógeno y monóxido de carbono. Luego se obtienen más hidrógeno y dióxido de carbono a partir del monóxido de carbono (y agua) mediante la reacción de desplazamiento agua-gas. [7] El dióxido de carbono se puede coalimentar para reducir la proporción de hidrógeno a monóxido de carbono.
La reacción de oxidación parcial ocurre cuando una mezcla subestequiométrica de combustible y aire o combustible y oxígeno se quema parcialmente en un reformador o en un reactor de oxidación parcial. Se distingue entre oxidación parcial térmica (TPOX) y oxidación parcial catalítica (CPOX). La reacción química toma la forma general:
Los ejemplos idealizados para combustible para calefacción y carbón, asumiendo composiciones C 12 H 24 y C 24 H 12 respectivamente, son los siguientes:
El proceso Kværner o proceso Kvaerner de negro de humo e hidrógeno (CB&H) [10] es un método de pirólisis por plasma , desarrollado en la década de 1980 por una empresa noruega del mismo nombre, para la producción de hidrógeno y negro de humo a partir de hidrocarburos líquidos (C n H m ). De la energía disponible de la alimentación, aproximadamente el 48% está contenida en hidrógeno, el 40% está contenida en carbón activado y el 10% en vapor sobrecalentado . [11] En el proceso no se produce CO 2 .
En 2009 se presentó una variación de este proceso que utiliza tecnología de eliminación de desechos por arco de plasma para la producción de hidrógeno, calor y carbono a partir de metano y gas natural en un convertidor de plasma . [12]
Para la producción de hidrógeno a partir de carbón se utiliza la gasificación del carbón . El proceso de gasificación del carbón utiliza vapor y oxígeno para romper los enlaces moleculares del carbón y formar una mezcla gaseosa de hidrógeno y monóxido de carbono. [13] El dióxido de carbono y los contaminantes pueden eliminarse más fácilmente del gas obtenido de la gasificación del carbón que de la combustión del carbón. [14] [15] Otro método de conversión es la carbonización del carbón a baja y alta temperatura . [dieciséis]
El gas de horno de coque elaborado a partir de pirólisis (calentamiento sin oxígeno) de carbón tiene aproximadamente un 60% de hidrógeno, siendo el resto metano, monóxido de carbono, dióxido de carbono, amoníaco, nitrógeno molecular y sulfuro de hidrógeno (H 2 S). El hidrógeno se puede separar de otras impurezas mediante el proceso de adsorción por cambio de presión . Las empresas siderúrgicas japonesas han producido hidrógeno mediante este método.
El coque de petróleo también se puede convertir en gas de síntesis rico en hidrógeno mediante la gasificación del carbón. El gas de síntesis producido se compone principalmente de hidrógeno, monóxido de carbono y H 2 S del azufre de la alimentación de coque. La gasificación es una opción para producir hidrógeno a partir de casi cualquier fuente de carbono. [17]
La inyección de microbios apropiados en pozos petroleros agotados les permite extraer hidrógeno del petróleo restante irrecuperable. Dado que los únicos insumos son los microbios, los costos de producción son bajos. El método también produce CO concentrado.
2que en principio podría capturarse. [18]
Los métodos para producir hidrógeno sin el uso de combustibles fósiles implican el proceso de división del agua , o división de la molécula de agua (H 2 O) en sus componentes oxígeno e hidrógeno. Cuando la fuente de energía para la división del agua es renovable o baja en carbono, el hidrógeno producido a veces se denomina hidrógeno verde . La conversión se puede lograr de varias maneras, pero actualmente todos los métodos se consideran más caros que los métodos de producción basados en combustibles fósiles.
La electrólisis del agua utiliza electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. En 2020, menos del 0,1% de la producción de hidrógeno proviene de la electrólisis del agua. [19] La electrólisis del agua tiene una eficiencia del 70 al 80 % (una pérdida de conversión del 20 al 30 %) [20] [21] mientras que el reformado con vapor de gas natural tiene una eficiencia térmica de entre el 70 y el 85 %. [22] Se espera que la eficiencia eléctrica de la electrólisis alcance entre el 82% y el 86% [23] antes de 2030, manteniendo al mismo tiempo la durabilidad a medida que el progreso en esta área continúa a buen ritmo. [24]
La electrólisis del agua puede funcionar a 50–80 °C (120–180 °F), mientras que el reformado de metano con vapor requiere temperaturas de 700–1100 °C (1300–2000 °F). [25] La diferencia entre los dos métodos es la energía primaria utilizada; ya sea electricidad (para electrólisis) o gas natural (para reformado de metano con vapor). Debido al uso de agua, un recurso fácilmente disponible, la electrólisis y métodos similares de división del agua han atraído el interés de la comunidad científica. Con el objetivo de reducir el coste de producción de hidrógeno, se han apuntado a fuentes de energía renovables que permitan la electrólisis. [13]
Hay tres tipos principales de celdas electrolíticas : celdas electrolizadoras de óxido sólido (SOEC), celdas de membrana de electrolito polimérico (PEM) y celdas de electrólisis alcalina (AEC). [26] Tradicionalmente, los electrolizadores alcalinos son más baratos en términos de inversión (generalmente utilizan catalizadores de níquel), pero menos eficientes; Los electrolizadores PEM, por el contrario, son más caros (generalmente utilizan costosos catalizadores de metales del grupo del platino ), pero son más eficientes y pueden funcionar a densidades de corriente más altas y, por lo tanto, pueden ser posiblemente más baratos si la producción de hidrógeno es lo suficientemente grande. [27]
Las SOEC funcionan a altas temperaturas, normalmente alrededor de 800 °C (1500 °F). A estas altas temperaturas, una cantidad significativa de la energía necesaria puede proporcionarse como energía térmica (calor) y, como tal, se denomina electrólisis a alta temperatura . La energía térmica puede obtenerse de diversas fuentes, incluido el calor industrial residual, centrales nucleares o plantas termosolares de concentración . Esto tiene el potencial de reducir el costo total del hidrógeno producido al reducir la cantidad de energía eléctrica necesaria para la electrólisis. [28] [29] [30] [31]
Las celdas de electrólisis PEM normalmente funcionan por debajo de los 100 °C (212 °F). [28] Estas células tienen la ventaja de ser comparativamente simples y pueden diseñarse para aceptar entradas de voltaje muy variables , lo que las hace ideales para su uso con fuentes de energía renovables, como los paneles solares fotovoltaicos . [32] Los AEC funcionan de manera óptima a altas concentraciones de electrolito (KOH o carbonato de potasio ) y a altas temperaturas, a menudo cerca de 200 °C (392 °F).
La eficiencia de los generadores de hidrógeno modernos se mide por la energía consumida por volumen estándar de hidrógeno (MJ/m 3 ), suponiendo una temperatura y presión estándar del H 2 . Cuanto menor sea la energía utilizada por un generador, mayor será su eficiencia; un electrolizador 100% eficiente consumiría 39,4 kilovatios-hora por kilogramo (142 MJ/kg) de hidrógeno, [33] 12.749 julios por litro (12,75 MJ/m 3 ). La electrólisis práctica suele utilizar un electrolizador giratorio, donde la fuerza centrífuga ayuda a separar las burbujas de gas del agua. [34] Un electrolizador de este tipo a una presión de 15 bares puede consumir 50 kilovatios-hora por kilogramo (180 MJ/kg), y otros 15 kilovatios-hora (54 MJ) si el hidrógeno se comprime para su uso en automóviles de hidrógeno. [35]
La electrólisis alcalina convencional tiene una eficiencia de aproximadamente el 70%, [36] sin embargo, hay disponibles electrolizadores de agua alcalina avanzados con una eficiencia de hasta el 82%. [37] Teniendo en cuenta el uso del valor calorífico más alto (debido a que la ineficiencia a través del calor puede redirigirse nuevamente al sistema para crear el vapor requerido por el catalizador), las eficiencias de trabajo promedio para la electrólisis PEM son alrededor del 80%, o el 82% usando el electrolizadores alcalinos más modernos. [38]
Se espera que la eficiencia de PEM aumente hasta aproximadamente el 86 % [39] antes de 2030. Se prevé que la eficiencia teórica de los electrolizadores de PEM sea de hasta el 94 %. [40]
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A partir de 2020, el coste del hidrógeno por electrólisis ronda los 3-8 dólares el kg. [41] Considerando la producción industrial de hidrógeno y utilizando los mejores procesos actuales para la electrólisis del agua (PEM o electrólisis alcalina) que tienen una eficiencia eléctrica efectiva del 70 al 82%, [42] [43] [44] produciendo 1 kg de hidrógeno. (que tiene una energía específica de 143 MJ/kg o alrededor de 40 kWh/kg) requiere entre 50 y 55 kWh de electricidad. Con un coste de electricidad de 0,06 dólares/kWh, según lo establecido en los objetivos de producción de hidrógeno del Departamento de Energía para 2015, [45] el coste del hidrógeno es de 3 dólares/kg.
El precio objetivo del DOE de EE. UU. para el hidrógeno en 2020 es de 2,30 dólares/kg, lo que requiere un costo de electricidad de 0,037 dólares/kWh, lo cual es alcanzable dadas las recientes licitaciones de PPA para energía eólica y solar en muchas regiones. [46] El informe de IRENA.ORG es un extenso informe fáctico de que la producción industrial actual de hidrógeno que consume entre 53 y 70 kWh por kg podría reducirse a aproximadamente 45 kWh/kg H.
2. [47] La energía termodinámica requerida para el hidrógeno por electrólisis se traduce en 33 kWh/kg, que es mayor que el reformado con vapor con captura de carbono y mayor que la pirólisis de metano. Una de las ventajas de la electrólisis sobre el hidrógeno procedente del reformado de metano con vapor (SMR) es que el hidrógeno se puede producir in situ, lo que significa que se evita el costoso proceso de entrega por camión o tubería.
Además de reducir el voltaje requerido para la electrólisis mediante el aumento de la temperatura de la celda de electrólisis, también es posible consumir electroquímicamente el oxígeno producido en un electrolizador mediante la introducción de un combustible (como carbono/carbón, [ 48] metanol , [49 ] [50] etanol , [51] ácido fórmico , [52] glicerol, [52] etc.) en el lado de oxígeno del reactor. Esto reduce la energía eléctrica requerida y tiene el potencial de reducir el costo del hidrógeno a menos del 40% al 60% con la energía restante proporcionada de esta manera. [53]
La electrólisis de agua asistida por carbono/hidrocarburos (CAWE) tiene el potencial de ofrecer un método más limpio y que consume menos energía para utilizar energía química en diversas fuentes de carbono, como carbones de bajo y alto contenido de azufre, biomasa, alcoholes y metano (gas natural). , donde el CO 2 puro producido puede secuestrarse fácilmente sin necesidad de separación. [54] [55]
La radiación nuclear puede romper los enlaces de agua mediante radiólisis . [56] [57] En la mina de oro de Mponeng , Sudáfrica , los investigadores encontraron bacterias en una zona natural de alta radiación. La comunidad bacteriana, dominada por un nuevo filotipo de Desulfotomaculum , se alimentaba principalmente de hidrógeno producido radiolíticamente . [58]
El agua se disocia espontáneamente alrededor de los 2500 °C, pero esta termólisis se produce a temperaturas demasiado altas para las tuberías y equipos de proceso habituales, lo que da como resultado un potencial de comercialización bastante bajo. [59]
La pirólisis se puede dividir en diferentes tipos según la temperatura de pirólisis, a saber, pirólisis lenta a baja temperatura, pirólisis rápida a temperatura media y pirólisis instantánea a alta temperatura. [60] La fuente de energía es principalmente energía solar, con ayuda de microorganismos fotosintéticos para descomponer el agua o la biomasa para producir hidrógeno. Sin embargo, este proceso tiene rendimientos de hidrógeno relativamente bajos y un alto costo operativo. No es un método viable para la industria.
El reactor de alta temperatura refrigerado por gas (HTGR) es una de las técnicas nucleares libres de CO 2 más prometedoras para producir hidrógeno mediante la división del agua a gran escala. En este método, se seleccionaron el ciclo termoquímico yodo-azufre (IS) para dividir el agua y la electrólisis con vapor de alta temperatura (HTSE) como procesos principales para la producción de hidrógeno nuclear. El ciclo SI sigue tres reacciones químicas: [61]
Reacción de Bunsen: I 2 +SO 2 +2H 2 O=H 2 SO 4 +2HI
Descomposición HI: 2HI=H 2 +I 2
Descomposición del ácido sulfúrico : H 2 SO 4 =SO 2 +1/2O 2 +H 2 O
La tasa de producción de hidrógeno de HTGR con ciclo IS es de aproximadamente 0,68 kg/s y el costo de capital para construir una unidad de central eléctrica es de 100 millones de dólares.
Los ciclos termoquímicos combinan únicamente fuentes de calor ( termo ) con reacciones químicas para dividir el agua en sus componentes de hidrógeno y oxígeno . [62] El término ciclo se utiliza porque, además del agua, el hidrógeno y el oxígeno, los compuestos químicos utilizados en estos procesos se reciclan continuamente. Si la electricidad se utiliza parcialmente como insumo, el ciclo termoquímico resultante se define como híbrido.
El ciclo azufre-yodo (ciclo SI) es un proceso de ciclo termoquímico que genera hidrógeno a partir del agua con una eficiencia de aproximadamente el 50%. El azufre y el yodo utilizados en el proceso se recuperan y reutilizan, y no se consumen en el proceso. El ciclo se puede realizar con cualquier fuente de temperaturas muy altas, aproximadamente 950 °C, como los sistemas de energía solar de concentración (CSP) y se considera muy adecuado para la producción de hidrógeno mediante reactores nucleares de alta temperatura , [63] y como tal, se está estudiando en el reactor de prueba de ingeniería de alta temperatura en Japón. [64] [65] [66] [67] Hay otros ciclos híbridos que utilizan altas temperaturas y algo de electricidad, como el ciclo cobre-cloro , se clasifica como un ciclo termoquímico híbrido porque utiliza una reacción electroquímica en uno. De los pasos de reacción, opera a 530 °C y tiene una eficiencia del 43 por ciento. [68]
El ejército utiliza ferrosilicio para producir rápidamente hidrógeno para globos . La reacción química utiliza hidróxido de sodio , ferrosilicio y agua. El generador es lo suficientemente pequeño como para caber en un camión y requiere sólo una pequeña cantidad de energía eléctrica, los materiales son estables y no combustibles, y no generan hidrógeno hasta que se mezclan. [69] El método se ha utilizado desde la Primera Guerra Mundial . Se llena un recipiente a presión de acero pesado con hidróxido de sodio y ferrosilicio, se cierra y se agrega una cantidad controlada de agua; la disolución del hidróxido calienta la mezcla a aproximadamente 93°C e inicia la reacción; Se producen silicato de sodio , hidrógeno y vapor. [70]
En un biorreactor de algas se puede producir hidrógeno biológico . [71] A finales de los años 1990 se descubrió que si las algas son privadas de azufre , pasarán de la producción de oxígeno , es decir, la fotosíntesis normal , a la producción de hidrógeno. Parece que la producción ahora es económicamente viable al superar la barrera del 7 al 10 por ciento de eficiencia energética (la conversión de la luz solar en hidrógeno). [72] con una tasa de producción de hidrógeno de 10 a 12 ml por litro de cultivo por hora. [73]
La conversión de energía solar en hidrógeno mediante un proceso de división del agua es una de las formas más interesantes de conseguir sistemas de energía limpia y renovable . Sin embargo, si este proceso es asistido por fotocatalizadores suspendidos directamente en agua en lugar de utilizar un sistema fotovoltaico y electrolítico, la reacción se realiza en un solo paso y se puede hacer más eficiente. [74] [75] [76] Sin embargo, los sistemas actuales tienen un bajo rendimiento para la implementación comercial. [77] [78]
En principio, la biomasa y los flujos residuales pueden convertirse en biohidrógeno mediante gasificación de biomasa , reformado con vapor o conversión biológica como la electrólisis biocatalizada [53] o la producción de hidrógeno fermentativo. [1]
Entre los métodos de producción de hidrógeno, las rutas biológicas son potencialmente menos intensivas en energía. Además, se puede utilizar una amplia variedad de residuos y materiales de bajo valor, como la biomasa agrícola, como fuentes renovables para producir hidrógeno mediante vías bioquímicas o termoquímicas. [79] Sin embargo, en la actualidad el hidrógeno se produce principalmente a partir de combustibles fósiles, en particular del gas natural, que son fuentes no renovables. El hidrógeno no sólo es el combustible más limpio, sino que también se utiliza ampliamente en diversas industrias, especialmente en las de fertilizantes, petroquímica y alimentaria. [80]
Las rutas bioquímicas para obtener hidrógeno se clasifican en procesos oscuros y de fotofermentación. En la fermentación oscura, los carbohidratos se convierten en hidrógeno mediante microorganismos fermentativos, incluidas bacterias anaerobias estrictas y anaeróbicas facultativas. Se puede producir un máximo teórico de 4 moles de H 2 /mol de glucosa. [ cita necesaria ] Los azúcares se pueden convertir en ácidos grasos volátiles (AGV) y alcoholes como subproductos durante este proceso. Las bacterias fotofermentativas pueden generar hidrógeno a partir de AGV. Por lo tanto, los metabolitos formados en la fermentación oscura se pueden utilizar como materia prima en la fotofermentación para mejorar el rendimiento general de hidrógeno. [80]
La producción fermentativa de hidrógeno convierte los sustratos orgánicos en hidrógeno. Un grupo diverso de bacterias promueve esta transformación. La fotofermentación se diferencia de la fermentación oscura porque sólo se produce en presencia de luz . Por ejemplo, se puede emplear la fotofermentación con Rhodobacter sphaeroides SH2C para convertir algunos ácidos grasos en hidrógeno. [81]
La producción fermentativa de hidrógeno se puede realizar mediante biofotólisis directa por algas verdes, biofotólisis indirecta por cianobacterias, fotofermentación por bacterias fotosintéticas anaeróbicas y fermentación oscura por bacterias fermentativas anaeróbicas. Por ejemplo, en la literatura se informan estudios sobre la producción de hidrógeno utilizando H. salinarium , una bacteria fotosintética anaeróbica, acoplada a un donante de hidrogenasa como E. coli . [82] Enterobacter aerogenes es otro productor de hidrógeno. [83]
Se han diseñado diversas vías enzimáticas para generar hidrógeno a partir de azúcares. [84]
Además de la fermentación oscura, otra posibilidad es la electrohidrogénesis (electrólisis con microbios). Utilizando pilas de combustible microbianas , se pueden utilizar aguas residuales o plantas para generar energía. La electrólisis biocatalizada no debe confundirse con la producción biológica de hidrógeno , ya que esta última solo utiliza algas y, en esta última, las propias algas generan el hidrógeno instantáneamente, mientras que con la electrólisis biocatalizada, esto sucede después de pasar por la celda de combustible microbiana y una variedad de plantas acuáticas. Se puede utilizar [85] . Estos incluyen pasto dulce de caña , pasto cordal, arroz, tomates, altramuces y algas. [86]
El polvo de aleación de aluminio reacciona con el agua para producir gas hidrógeno al entrar en contacto con el agua. Según se informa, genera hidrógeno al 100 por ciento del rendimiento teórico. [87] [88] Las rutas rentables para generar la aleación de aluminio siguen siendo difíciles de alcanzar.
CC-HOD (Carbón catalítico - Hidrógeno bajo demanda) es un proceso de baja temperatura en el que el carbono y el aluminio se sumergen y se calientan a aproximadamente 80 °C (176 °F), lo que provoca una reacción química que produce hidrógeno.
El hidrógeno también está presente de forma natural bajo tierra. Este hidrógeno natural , también llamado hidrógeno blanco o hidrógeno dorado, se puede extraer de los pozos de forma similar a los combustibles fósiles como el petróleo y el gas natural. [89] [90]
"El hidrógeno blanco podría encontrarse o producirse en el Sistema del Rift del Medio Continente a escala para una economía del hidrógeno renovable ". Se podría bombear agua hasta rocas calientes ricas en hierro para producir hidrógeno y extraerlo. [91]
A partir de 2020, la mayor parte del hidrógeno se produce a partir de combustibles fósiles , lo que genera emisiones de dióxido de carbono . [92] El hidrógeno producido mediante esta tecnología se ha descrito como hidrógeno gris cuando las emisiones se liberan a la atmósfera, e hidrógeno azul cuando las emisiones se capturan mediante la captura y almacenamiento de carbono (CAC). [93] [94] Se ha estimado que el hidrógeno azul tiene una huella de carbono un 20 % mayor que la quema de gas o carbón para generar calor y un 60 % mayor en comparación con la quema de diésel para generar calor, suponiendo que las tasas de fuga de metano ascendentes y medias de EE. UU. y producción a través de reformadores de metano con vapor (SMR) modernizados con captura de dióxido de carbono. [95]
El uso de reformadores autotérmicos (ATR) con captura integrada de dióxido de carbono permite tasas de captura más altas con eficiencias energéticas satisfactorias y las evaluaciones del ciclo de vida han mostrado menores emisiones de gases de efecto invernadero para dichas plantas en comparación con los SMR con captura de dióxido de carbono. [96] Se ha evaluado que la aplicación de la tecnología ATR con captura integrada de dióxido de carbono en Europa tiene una huella de gases de efecto invernadero menor que la quema de gas natural, por ejemplo, para el proyecto H21, con una reducción reportada del 68 % debido a una menor intensidad de dióxido de carbono de gas natural combinado con un tipo de reactor más adecuado para la captura de dióxido de carbono. [97]
El hidrógeno producido a partir de fuentes de energía renovables suele denominarse hidrógeno verde . Se afirma que son prácticas dos formas de producir hidrógeno a partir de fuentes de energía renovables. Uno es utilizar power to gas , en el que se utiliza energía eléctrica para producir hidrógeno a partir de la electrólisis del agua , y el otro es utilizar gas de vertedero para producir hidrógeno en un reformador de vapor. El combustible de hidrógeno, cuando se produce a partir de fuentes de energía renovables como la eólica o la solar, es un combustible renovable . [98] [99] El hidrógeno producido a partir de 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. [100]
A partir de 2020 [actualizar], los costos de producción estimados son de 1 a 1,80 dólares/kg para el hidrógeno gris y el hidrógeno azul, [101] y de 2,50 a 6,80 dólares para el hidrógeno verde. [101]
En 2022, se producirán 94 millones de toneladas de hidrógeno gris en todo el mundo utilizando combustibles fósiles, principalmente gas natural, y, por lo tanto, son una fuente importante de emisiones de gases de efecto invernadero. [102] [103] [104] [105]
El hidrógeno se utiliza para la conversión de fracciones pesadas del petróleo en otras más ligeras mediante hidrocraqueo . También se utiliza en otros procesos, incluido el proceso de aromatización , hidrodesulfuración y la producción de amoníaco mediante el proceso Haber , el principal método industrial para la producción de fertilizantes nitrogenados sintéticos para cultivar el 47 por ciento de los alimentos en todo el mundo. [106]
El hidrógeno se puede utilizar en pilas de combustible para la generación de electricidad local o potencialmente como combustible para el transporte.
El hidrógeno se produce como subproducto de la producción industrial de cloro mediante electrólisis. Aunque requiere tecnologías costosas, el hidrógeno puede enfriarse, comprimirse y purificarse para su uso en otros procesos in situ o venderse a un cliente a través de tuberías, cilindros o camiones. El descubrimiento y desarrollo de métodos menos costosos de producción de hidrógeno a granel es importante para el establecimiento de una economía del hidrógeno . [1]
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: URL no apta ( enlace )hidrógeno verde... precio actual de entre 3 y 8 dólares el kilogramo... hidrógeno gris, que cuesta tan solo 1 dólar
Se predicen factores de eficiencia para los electrolizadores PEM de hasta el 94%, pero esto es sólo teórico en este momento.