Producción de hidrógeno

La producción de hidrógeno se realiza mediante diversos métodos que requieren la separación del hidrógeno de otros elementos químicos, como el carbono (en los combustibles fósiles) y el oxígeno (en el caso del agua).

El hidrógeno tradicionalmente se consigue y extrae de los combustibles fósiles (habitualmente hidrocarburos compuestos de carbono e hidrógeno) por medio de procesos químicos.

El hidrógeno también puede ser obtenido del agua por medio de producción biológica en un biorreactor de algas, o usando electricidad (por electrólisis – electrolisis del agua), o por procedimientos químicos (por reducción química) o por calor (por termólisis); estos métodos están menos desarrollados en comparación con la generación de hidrógeno a partir de hidrocarburos, pero su crecimiento aumenta, ya que sus bajas emisiones en dióxido de carbono permiten reducir la contaminación y el efecto invernadero. El descubrimiento y desarrollo de métodos más baratos de producción masiva de hidrógeno, acelerará el establecimiento de la denominada economía de hidrógeno.

Tecnologías

La producción biológica de hidrógeno se lleva a cabo en un biorreactor basado en la producción de hidrógeno de las algas. Las algas producen hidrógeno bajo ciertas condiciones. Al final de la década de 1990 se descubrió que si las algas eran privadas de azufre dejarían de producir oxígeno mediante fotosíntesis, y producirían hidrógeno.

La electrólisis del agua es la descomposición del agua (H2O) en los gases oxígeno(O2) e hidrógeno (H2) por medio de una corriente eléctrica continua, por una fuente de alimentación, una batería o una pila, que se conecta mediante electrodos al agua.

El reformado con vapor es un método para la obtención de hidrógeno a partir de hidrocarburos, y en particular gas natural. Este proceso requiere de una gran cantidad de energía para realizar el reformado y en el caso de algunos combustibles, se necesita una remoción de contenidos de azufre y otras impurezas. Este proceso consiste en exponer al gas natural, de alto contenido de metano, con vapor de agua a alta temperatura y moderada presión. Se obtienen como resultado de la reacción química hidrógeno y dióxido de carbono, y dependiendo la mezcla reformada, también monóxido de carbono, este proceso tiene un rendimiento de 65%, y en el caso de que el gas natural contenga azufre, este debe ser eliminado mediante la desulfuración. El proceso se lleva a cabo mediante dos reacciones, la primera es la reacción de reformado al vapor entre el agua y el metano:

CH4 + H2O → 3 H2 + CO

Esta primera reacción de reformado tiene lugar entre 800–900 °C a una presión de 25 bar, obteniéndose un gas rico en dióxido de carbono e hidrógeno y, en menor cantidad, monóxido de carbono. Se elimina primeramente el monóxido por medio de las reacciones de cambio de alta a baja temperatura a 400 y 200 °C respectivamente y se produce una mezcla gaseosa de H2, CO2, H2O y un poco de CO y CH4. Después de esta etapa se realiza una última purificación, mediante el proceso Pressure Swing Adsorption (PSA), el cual permite obtener hidrógeno puro al 99.99%, cuyo contenido energético es mayor que del gas natural del cual procede.

 

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