hidrÓgeno como vector energÉtico; tecnologÍa y …

HIDRÓGENO COMO VECTOR ENERGÉTICO; TECNOLOGÍA Y PERSPECTIVAS Ing. Quím. Nikolai Guchin Ing. Quím. Juan Tomasini

27 de agosto 2019

Seguridad

2

• Rutas de Salida

• Punto de Encuentro

• Alarmas programadas

https://goo.gl/images/DDZFJ6

CONTENIDO (AMPLIADO)

1. Introducción

Hidrógeno

Propiedades (físicas, químicas, diagrama de fases)

La importancia del hidrógeno en la descarbonización de la energía y en la transición energética

2. Producción

A partir de combustibles fósiles (SMR)

Electrólisis (tecnologías)

Otros

3. Celdas de combustible

Fundamentos

Aplicaciones en movilidad

4. Transporte y Almacenamiento

Tecnologías de almacenamiento (física /química)

Tecnologías de transporte

5. Estaciones de recarga

Características técnicas (módulos, ejemplos)

6. Seguridad y Normativa

Particularidades del H2

Estándares internacionales

CONTENIDO

1) Introducción

2) Producción

3) Celdas de Combustible

4) Transporte y Almacenamiento

5) Estaciones de Recarga

6) Seguridad y Normativa

CONTENIDO

1) Introducción

• Hidrógeno

• Propiedades

• La importancia del hidrógeno en la descarbonización de la energía y en la

transición energética

2) Producción





INTRODUCCIÓN - Hidrógeno

www.visualcapitalist.com/evolution-of-hydrogen-fuel-cells/hydrogen_1_v4/

Protio Deuterio Tritio https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Is%C3%B3topos_de_hidr%C3%B3geno#/media/Archivo:Hydrogen_Deuterium_Tritium_Nuclei_Sc

hematic.svg

99.985%

0.015%

En condiciones estándar: molécula H2 Orto- / Para- Hidrógeno aprox 75/25 (a bajas temperaturas predomina forma para-)

https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Is%C3%B3topos_de_hidr%C3%B3geno/media/Archivo:Hydrogen_Deuterium_Tritium_Nuclei_Schematic.svg

https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Is%C3%B3topos_de_hidr%C3%B3geno/media/Archivo:Hydrogen_Deuterium_Tritium_Nuclei_Schematic.svg

INTRODUCCIÓN / Hidrógeno

● El elemento más pequeño y liviano

● Descubierto en 1787

● “generador de agua”

● Gran impulso en los 60s para viajes

espaciales

● Investigación creciente

https://www.fuelcellbuses.eu/wiki/hydrogen-hydrogen-and-fuel-cells/hydrogen-powerful-and-light-weight

INTRODUCCIÓN / Hidrógeno

● El primer elemento creado en el

espacio luego del Big Bang

● El más abundante del universo (90%)

● Combustible de estrellas (fusión)

● En la Tierra principalmente como

parte de compuestos químicos

(hidrocarburos, agua, etc) https://www.bhphotovideo.com/explora/outdoors/features/space-sun-and-solar-viewing-facts-versus-fiction

Diagrama de fases del hidrógeno (Adolf et al 2017)

INTRODUCCIÓN / Propiedades

La importancia del hidrógeno en la descarbonización de la energía y en la transición energética

Acuerdo de París

• Goal: well below 2 °C / limit 1.5 °C

• Means decarbonization of all major industries !!!

• Developed countries such as Germany: GHG reduction of up to 95 % by 2050

Descarbonización del transporte

• Biocombustibles

• Combustibles sintéticos verdes (biomasa+FT)

• Vehículos cero emisiones (ZEV): BEV, FCEV, PHEV

• Organización del trafico

• Transporte masivo

• Reducción de peso de los vehículos

• Cambio de paradigma de la energía: sociedad descarbonizada!

Hidrógeno y energía

IRENA - Technology outlook for the energy transition 2018

Que significa PtoL/PtoG

El hidrógeno es un vector energético, no una fuente de energía

La refinería del futuro

INTRODUCCIÓN

IRENA 2018

1) INTRODUCCIÓN / IMPORTANCIA, DESCARBONIZACIÓN Y TRANSICIÓN ENERGÉTICA

“Hydrogen could be the missing link in the energy transition…”

(IRENA 2018)

Renovables / H2 : energía a sectores que de otra forma serían

difíciles de descarbonizar mediante electrificación:

- Industria (remplazo por H2 gris por H2 verde)

- Consumo final y potencia (inyección en red de gas / syngas)

- Transporte (FCEV)

CONTENIDO

1) Introducción

2) Producción

• A partir de combustibles fósiles

• Electrólisis (tecnologías)

• Otros





A partir de combustibles fósiles • Petróleo (30%, reformado de gasolinas en refinerías, es cautiva)

• Gas Natural (48%)

• Carbón (18%)

• Nuclear

Fuente: ingenieriaquimica.net

A partir de combustibles fósiles

• Gas Natural – SMR – 900ºC (el más común y eficiente)

• LPG, Nafta, Keroseno-SR, ATR, Cracking-800ºC

• Hidrocarburos pesados-Pox-1100-1200ºC

• Carbón-Gasificación-1000ºC

• Metanol-SR, ATR-300ºC (el más fácil de reformar)

Fuente: Ariema

Características de los procesos de Reformado

• Procesos de alta eficiencia en conversión 70-90% • SMR: CH4(g) +H2O(g) --> 3H2(g) +CO(g) ΔH° (209°K) =206.14 KJ/mol

Gas de sintesis

• Siempre se produce CO+H2 excepto cuando se usa metanol

– por WGS: CO+H2O-----CO2+H2

Reacción de reformado es muy endotérmica Lenta (catalizadores Ni primeramente, Pt) Conversión limitada por el equilibrio Catalizador Ni/Al2O3 Temperaturas altas: 900-1000ºC, 20 Bar Resistencia a la temperatura (Mg, Ca) Perdida de carga en anillos Rasching

Fischer-Tropsch Combustible sintético

Metanol Hidrógeno

Reformado con vapor de agua

• Esquema de reactores

Fuente: Ariema

Diagrama del proceso

Boiler feed water

Pre-reformado adiabático

• Eliminación de compuestos de azufre (ZnO)

• Transforma hidrocarburos superiores presentes en el Gas Natural

• T=400-500ºC

• CnHm+n H2O------(n+1/2m)H2+nCO

PMO (Partial methane oxidation)

• CH4 + ½ O2------2H2 + CO (700ºC)

• Exotérmica (ΔH=-36 KJ/mol)

• Muy rápida

• No es necesario calentar agua

• Menores tamaños de reactores

• Relación H2/CO=2

• Estabilidad de los catalizadores

• Produce menos hidrógeno que SMR

• Deposición de coke

• Necesidad de una planta de oxígeno

DR (Reformado seco de metano)

• CH4 + CO2------2H2 + 2CO (900ºC)

• Muy endotérmica (ΔH=247 KJ/mol)

• Relación H2/CO=1

• Usada en conjunto con SR

• Valoración del coste del CO2

• Conversión menor que en SR o en POM

Procesos combinados (CH4+H2O+O2)

• ATR (auto thermal reforming)

• O2/CH4=0,6-0,65

• Combined Reforming (secondary reforming)

• O2/CH4=0,35-0,45

• Requieren una planta de oxígeno

• Relación H2/CO más apropiada

• Altas inversiones

Fuente: Ariema

Purificación de hidrógeno

• PSA: Pressure swing adsorption • Absorbe a presiones altas y desorbe a P baja

• Membranas • Membrana de Pd, 100% selectiva a 600ºC solo permite pasaje de H2

• Criogenia • El hidrogeno es el último en condensar

CONTENIDO

1) Introducción

2) Producción

• A partir de combustibles fósiles

• Electrólisis (tecnologías)

• Otros





2 Producción - Electrolisis

ELECTROLIZADOR ALCALINO

• Cátodo: 2 H2O + 2 e- 2 OH- + H2

• Ánodo: 2 OH- H2O + 1/2 O2 + 2 e-

• Global: H2O H2 + 1/2 O2

Solución de KOH o NaOH para otorgar buena conductividad iónica

Eficiencia > 70% (calor)

Agua (KOH) en circuito cerrado

El calor liberado se elimina con el agua

Conjunto de placas

• Celdas en serie

• Mejora de rendimiento, celdas más cercanas

1,7 V por celda

Para producir 1Nm3/h se necesitan 4,9-5,6 KWh

>500 KW - 75% del coste es el precio de la electricidad

<100 KW costo de equipos es relevante

Configuración de un electrolizador

99,999%

Cat. Ni

Enfría

Balance de planta: gestiona el electrolito

Electrolizadores alcalinos

• Solución acuosa de KOH o NaOH

• KOH da más conductividad a igual concentración

• Es usual emplear mezclas

• Deseable usar agua tratada (sin Cl, sin Sulfatos). Conductividad menor a 5micro-Siemens

• A mayor temperatura, mayor conductividad del electrolito, menores sobrepotenciales y mayores eficiencias. Pero mayor degradación.

• Rango habitual 70-80°C para KOH y 50-70ºC NaOH

• Los electrodos utilizados pueden ser de hierro para el cátodo y de acero aleado con níquel para el ánodo

• Los rendimientos dependen también del diseño del electrodo, geometría y química de los mismos.

Electrolizador PEM • Seguridad ambiental ausencia de

electrolito (KOH)

• Diseño compacto

• Elevadas densidades de corriente y presiones de operación (10Barg)

• La principal desventaja es la vida útil de la membrana y su costo

• No son tan maduros como los electrolizadores alcalinos. Se espera que sus características mejoren (coste, capacidad, eficiencia y vida útil).

• Electrolito solido

Ventajas

Electrólisis

• Alta pureza del H2 (pilas de combustible)

• Producción in situ

• Buen comportamiento con variaciones de producción

• Modularidad

• Equipos aun costosos

• Precio dependiente del costo de electricidad

Desventajas

Fuente: Ariema

Alcalino y PEM

Futuros desarrollos

• Se busca aumentar la temperatura o la presión de salida

• Grandes avances en los electrolizadores de óxido solido como electrolito.

PRODUCCIÓN

ATA Webinar - El Hidrógeno Verde en Chile 20 junio 2019; https://atainsights.com/materiales-del-webinar-el-hidrogeno-verde-retos-y-oportunidades/

https://atainsights.com/materiales-del-webinar-el-hidrogeno-verde-retos-y-oportunidades/

















Otros métodos verdes • Biomasas (gasificación y reformado, fermentación oscura)

• Hidráulica

• Eólica

• Fotovoltaica

• Solar • electrólisis

• Termólisis

• Fotocatálisis

Fuente: Ariema

Otros termoquímicos • Termólisis agua(>2500 °K)

H2O----H2+1/2O2

• Método de Carlo Rubia

• Ciclos tipo UT-3

Fuente: Ariema

Otros termoquímicos

Otros métodos • Fermentación oscura (digestión anaerobia)

• Célula de electrólisis microbiana (MEC) Genera hidrógeno al aplicar una corriente a las bacterias

• Photoelctrochemical Water Splitting utiliza materiales semiconductores sumergidos en un electrolito acuoso para convertir la energía solar directamente en energía química en forma de hidrógeno

CONTENIDO

1) Introducción

2) Producción


• Fundamentos

• Aplicaciones en movilidad




Fundamento celdas de combustible

• Dispositivo electroquímico que convierte directamente la energía química en energía eléctrica

• Dos semi-reacciones redox en dos electrodos

Funciones

• Electrodos: semi reacción y conducción de los electrones

• Electrolitos transportan iones, separan reactantes anódico y catódico

• Potencia=VxI

Ánodo Cátodo

Dificultades constructivas

• Electrolito conductor de iones pero no de electrones, separa reactantes

• Electrodos conductor de electrones

• Electrodo soporte del catalizador (bajas temperaturas)

• Electrodo poroso a gas (permeable)

• Capa de difusión de gases (hidrófoba)

• Gestión uniforme de productos y calor

Fuente: Ariema

Construcción de una pila de combustible

• Apilar celdas para lograr P requerida

• Es lo que se llama stack

• Tiene que prever circulación de gases, eliminación de Q

CELDAS DE COMBUSTIBLE / FUNDAMENTOS

Diferencias con máquinas térmicas

• Eficiencia teórica máquina térmica ciclo Carnot:

• Eficiencia teórica celda de combustibles: cambio de energía libre de Gibbs

calor de la reacción

Energía química

Combustible+oxidante Energía eléctrica

Pila de combustible

Energía térmica Energía mecánica

Comparación de eficiencias fuel cell - combustión interna

Mayor eficiencia a carga parcial

Tecnologías de pilas de combustible

Eficiencia y potencia instalada

Fuente: Elaboración propia a partir de ENEA, www.enea.it

10KW 100 KW 1MW

40%

50%

60%

Comparación

Nivel de madurez de las tecnologías

Celdas

• Alta eficiencia

• Emiten agua solamente

• Modularidad

• Gran potencial de mejora eff.

Balance de planta

Fuente: Ariema

Otras: Celdas de metanol (DMFC)

• Anteriormente solo en aplicaciones pequeñas

• Celulares, etc

• Nuevo desarrollo altas T

• 130 °C

• Catalizador anodico

• Oxidación directa

Otras: Celdas de óxido sólido (SOFC)

• Potencias de 1 a 250 KW

• Electrolito de oxido metálico no poroso (oxido de zirconio e Ytrio)

• Opera a altas temperaturas (800-1000ºC) (Reformado interno)

• Alta eficiencia eléctrica (60%)

Aplicaciones FCEV

Avances en movilidad

Autonomía 750 Km

Tiempo de recarga: <5 min

Potencia electrica: 100KW

CELDAS DE COMBUSTIBLE / APLICACIONES A MOVILIDAD

https://www.h2-view.com/story/study-finds-fcev-more-climate-friendly-than-bev-if-range-is-250km-or-more/

THOMAS C E. (2009).

Study finds FCEV “more climate-friendly” than

BEV if range is 250km or more


http://www.transportengineer.org.uk/transport-engineer-features/government-and-eu-

funded-trials-for-hydrogen-fuel-cell-buses/213784/

CELDAS DE COMBUSTIBLE / APLICACIONES ESTACIONARIAS

Reformador interno

Usan GN o C3 MCFC

Generación distribuida: 2,8 MW

Gas Natural

Eff: 47%+/-2

CELDAS DE COMBUSTIBLE / APLICACIONES EN MICROGENERACION

Japón

Aplicaciones compactas

• Cogeneración con alta eficiencia (87%)

• Reformador de gas natural

CELDAS DE COMBUSTIBLE / APLICACIONES PORTATILES

CONTENIDO

1) Introducción

2) Producción



• Tecnologías de almacenamiento

• Tecnologías de transporte



ALMACENAMIENTO

Fuente de Energía

Renovable

El ciclo de vida del hidrógeno a partir de energía renovable, modificado de (Koroneos et al 2004)

Producción de H2

Uso del H2

Energía Útil

Almacenamiento Transporte

Ambiente

O2

H2

H2O H2O

O2

H2

ALMACENAMIENTO

https://www.usinenouvelle.com/article/l-ere-hydrogene-peut-enfin-debuter.N861245

El hidrógeno puede ser almacenado en grandes cantidades por largos períodos de tiempo

El desafío está en aumentar la densidad volumétrica de la energía












ALMACENAMIENTO

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Energy_density.svg

https://networks.online/gphsn/news/1001670/hydrogen-testing-facility#.XR-ZIaM1HmE.twitter

ALMACENAMIENTO

• Físico

• Comprimido

• Frío/Crio Comprimido

• Líquido

• Materiales • Hidruros • Líquidos orgánicos • Adsorbentes • Otros / Química

• Subterráneo

• Cavernas de sal • Medios porosos

• Gasoductos

https://networks.online/gphsn/news/1001670/hydrogen-testing-facility.XR-ZIaM1HmE.twitter







75

Comparación de varios métodos de almacenamiento (Niaz, Manzoor, and Pandith 2015)

ALMACENAMIENTO

76 Densidad del hidrógeno en función de la temperatura para varias presiones de almacenamiento (Stetson, McWhorter, and Ahn 2016).

ALMACENAMIENTO FÍSICO

Consumo energético: compresión: 9 – 12%

(350 – 700 bar) Licuefacción: 30%

77

ALMACENAMIENTO FÍSICO


78

• Tipo I: Todo metal (menor costo pero mayor masa, usado en aplicaciones estacionarias y también de baja presión)

• Tipo II: Encamisado metálico con recubrimiento de

material compuesto “composite” (por ejemplo fibra de carbono) alrededor de la sección cilíndrica.

• Tipo III: Encamisado metálico con recubrimiento

completo de composite. • Tipo IV: Encamisado no metálico (por ej. polietileno

de alta densidad) con recubrimiento completo de composite (menor masa y alto costo, usado para altas presiones y aplicaciones móviles).

Tipo I y II: Densidad gravimétrica aprox. 1 - 2%

ALMACENAMIENTO - CGH2

BARTHÉLÉMY H. (2012). Hydrogen storage - Industrial prospectives. International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 37, No. 22, p. 17364-17372.

79

ALMACENAMIENTO - CGH2 – Tanques tipo IV

https://www.thechemicalengineer.com/features/hydrogen-transport/




80

ALMACENAMIENTO - CGH2 – Tanques tipo IV

@ 700 bar: buena densidad volumétrica y gravimétrica comparada con otras formas de almacenamiento

https://www.thechemicalengineer.com/features/the-unbearable-lightness-of-hydrogen/










81 NEL: 500kg a 200 bar

Air Products: aprox. 165 – 536 bar

Air Products: 206 bar

Para aplicaciones estacionarias, la solución más usada es la de tanques de acero. El almacenamiento con composite se utiliza principalmente cuando la superficie disponible es limitada y/o se requieren presiones mayores a 400 bar

ALMACENAMIENTO - CGH2


82

Cuando el hidrógeno se enfría por debajo de los -253°C (20K), pasa a estado líquido. Una vez licuado, el hidrógeno puede mantenerse líquido en tanques aislados y en condiciones de vacío.

ALMACENAMIENTO - LH2

83

En estado líquido, el hidrógeno es incoloro y no es corrosivo. Ventaja: • densidad del líquido

• LH2: 70.8 kg/m3 (@ 1 bar) • CGH2: <40 kg/m3 (@ 800 bar) Obstáculos técnicos:

• El alto consumo de energía durante la licuefacción

• La aislación térmica del tanque de hidrógeno líquido es difícil de

lograr


84

Air Products: 5.7 – 95 m3 ( 400 – 6700kg) (para orientación vertical u horizontal) Linde: 400 – 5000kg


85

• CGH2

• LH2

• Hidrogenoducto

• Hidruros metálicos

• LOHC

• Gasoducto (Mezcla con CH4 y posterior

purificación)

TRANSPORTE

86 Métodos de abastecimiento de hidrógeno a estaciones de recarga (Ballard 2018)

TRANSPORTE

• 200 bar

• 400 kg

• 200.000 Euros

• 20-30 años

• Mantenimiento/inspección 10-15 años

• OPEX anual = 4% de la inversión inicial

(TRACTEBEL-HINICIO 2017)

87

(para distancias <320km)

TRANSPORTE - CGH2

• aprox. 455 bar

• 200kg/tráiler.

88

TRANSPORTE - CGH2

https://fuelcellsworks.com/news/hygear-expands-its-hydrogen-trailer-fleet-in-europe/

TRANSPORTE - CGH2
















• 4000kg/tráiler.

90

TRANSPORTE - LH2

91

Soluciones de transporte según el tipo de proyecto de estación de recarga (Ballard 2018)

TRANSPORTE - ESCALA

TRANSPORTE

• NH3

• MeOH

• LOHC

TRANSPORTE – OTROS / CARRIERS LÍQUIDOS

https://www.hydrogenious.net/index.php/en/thereleaseunit/ https://www.hydrogenious.net/index.php/en/products/thestorageunit/#anchor_storageunit_sseries

Chiyoda (SPERA) • Desarrollo de catalizador propietario para deshidrogenación • Demostración tecnológica

TRANSPORTE – LOHC

Covalion Dibenziltolueno

57 kg H2/ m3 LOHC

(Hydrogenious)

TRANSPORTE – LOHC

• Uso de infraestructura existente

CONTENIDO

1) Introducción

2) Producción




• Características técnicas (módulos, ejemplos)


ESTACIONES DE RECARGA DE HIDRÓGENO (HRS)

• Tres formas de implementar:

• Integradas a una EESS existente

• Standalone

• Solución móvil

97

https://www.h2-view.com/story/hydrogen-mobility-europe-reaches-key-milestone/

- Tiempo de carga

98

• 139 en Europa (56 en Alemania)

• 118 en Asia (96 en Japón)

• 68 en América del Norte(65 en

EE.UU)

• 1 en Oceanía (Australia)

>327 @2018

https://www.netinform.net/h2/h2stations/h2stations.aspx


https://www.netinform.net/h2/h2stations/h2stations.aspx

99


Número de HRS al final de 2018 (Apostolou 2019)

100


https://www.weforum.org/agenda/2019/06/the-clean-energy-of-the-future-is-already-here/


















101


Evolución de número de HRS y FCEVs/HRSs en Europa(Apostolou 2019)

102


Pronósticos respecto a número futuro de HRSs (Apostolou 2019)

103


Tipo de estaciones de recarga de hidrógeno en EEUU (NREL 2018)

104

Módulos componentes de las estaciones de recarga de hidrógeno (Adolf et al 2017)

HRS - MÓDULOS

105 Estación de recarga de StratosFuel en California http://www.stratosfuel.com/copy-of-our-network

HRS - MÓDULOS

http://www.stratosfuel.com/copy-of-our-network







Reuter et al 2017b Reuter et al 2017

HRS - MÓDULOS

107

• 20 – 200 bar • Los mismos trailers de CGH2 pueden servir

Hidrógeno gaseoso comprimido entregado en una estación a escala de demostración (Fase 1 de aprox. 5 buses) (Ballard 2018);

HRS - ALMACENAMIENTO A BAJA PRESIÓN

108

Hidrógeno líquido entregado en una estación a escala piloto (Fase 2 de entre 5 y 20 buses) (Ballard 2018)

HRS - ALMACENAMIENTO A BAJA PRESIÓN

109

Varios tipos: - Pistón

- Aire comprimido

- Diafragma

- Iónico

Subir a 800 – 1000 bar para almacenamiento previo

(Presión final en el vehículo 350 o 700 bar)

Módulo conteniendo el compresor, separador, unidad refrigerante y banco de almacenamiento a alta presión. De “Linde standard hydrogen filling station with IC90 compressor - 2014” (https://youtu.be/usaQrCDORFY)

HRS - COMPRESORES

https://youtu.be/usaQrCDORFY

110

- Presiones intermedias (200 – 450 bar) - Altas presiones (800 – 1000 bar)

• Cascada

• Booster

HRS - ALMACENAMIENTO A ALTA PRESIÓN

https://nelhydrogen.com/product/fs001/

https://nelhydrogen.com/product/fs001/

111

El dispensador incluye el pico y la manguera para entregar el hidrógeno al tanque del vehículo. Asimismo contiene la interfaz con varias pantallas indicando presión, nivel de llenado y cantidad medida, etc.

http://www.stratosfuel.com/

Dispensadores de NEL

HRS - DISPENSADOR

https://www.powertechlabs.com/services-all/hydrogen-fueling-station

http://www.stratosfuel.com/








112

• T tanque a bordo < 85 °C (protocolo SAEJ2601 ) • Para 700 bar, pre-enfriado a – 40 °C

En el caso de que el hidrógeno se encuentre almacenado en forma líquida, se utiliza un evaporador desde el cual puede introducirse directamente en el tanque del vehículo sin requerir enfriamiento previo

HRS - SISTEMA DE ENFRIADO

113

http://www.airproducts.com/Industries/Energy/Power/Power-Technologies/product-list/fuel-cells-back-up-power-power-technologies.aspx?itemId=C04607398F2D4D1E9A61EDFC6CAF4DE4

Air Products (SmartFuel ™) con capacidad de hasta 110kg para aplicaciones como recarga de hidrógeno para autoelevadores.

HRS - SOLUCIONES MÒVILES

114

Esquemas de los tres tipos principales de estaciones y sus costos aproximados (https://h2stationmaps.com/costs-and-financing )

HRS - CAPEX

https://h2stationmaps.com/costs-and-financing





https://www.google.com/maps/search/hrs+blue+hydrogen+paris/@48.8645136,2.3019554,138a,35y,0.24t/data=!3m1!1e3?hl=es-419

HRS - EJEMPLO




CONTENIDO

1) Introducción

2) Producción





• Particularidades del H2

• Estándares internacionales

SEGURIDAD - PARTICULARIDADES DEL H2

https://es.wikipedia.org/wiki/Desastre_del_dirigible_Hindenburg#/media/Archivo:Hindenburg_disaster.jpg

https://es.wikipedia.org/wiki/Desastre_del_dirigible_Hindenburg/media/Archivo:Hindenburg_disaster.jpg

Tecnologías del Hidrógeno y perspectivas para Chile, segunda edición, Vásquez et al, mayo 2019



● 14 veces más liviano que el aire (20 m/s) ● Llamas irradian baja energía ● No tóxico ● No contaminante ● 3 veces menos inflamable que el vapor de gasolina ● temperatura de autoignición 2x vapor de gasolina ● Menos energía por unidad de volumen

https://blog.ballard.com/hydrogen-safety-myths

● Mayor rango de inflamabilidad que otros combustibles

● Llama invisible ● No detectable por los sentidos humanos






Cuadro de análisis de seguridad (Aprea, 2008)


https://myusf.usfca.edu/environmental-health-safety/nfpa-hazard-diamond

https://www.praxair.com/-/media/corporate/praxairus/documents/sds/hydrogen/hydrogen-gas-h2-safety-data-sheet-sds-p4604.pdf?la=en

NFPA Rating





























Tanques extremadamente robustos


• Hace más de 80 años se utilizan grandes cantidades de hidrógeno de forma segura como materia prima de la industria química y como gas industrial

• El conocimiento de las propiedades del hidrógeno es fundamental para su manejo

seguro.

• Aplicado ese conocimiento, el hidrógeno es un energético seguro (incluso más seguro que los combustibles líquidos)

SEGURIDAD Y NORMATIVA - ESTÁNDARES INTERNACIONALES

Existen y están bien establecidos los estándares, códigos y regulaciones relativas al almacenamiento, distribución y uso para industria. Para la siguiente década, se espera un crecimiento del uso de hidrógeno como vector energético para mercados de consumo. En ese sentido el desarrollo de códigos y estándares son esenciales para el desarrollo de los mercados para productos y sistemas relacionados con el hidrógeno (Blake, 2007). Por otro lado, varios países no han definido todavía su marco regulatorio (Pique et al., 2017).


ISO TC 197:

- Estándares y

reportes

- Producción

- Almacenamiento

- Uso

- publicados 20

- desarrollando 7 más.

ISO/TC 22 – Road Vehicles

SC37 Electrically propelled road vehicles

(BEV, hibridos, FCEV):

- publicados 21

- desarrollando 15 más

SC41 Specific aspects for gaseous

fuels


ISO 14687-2:2012 - Hydrogen fuel -- Product specification -- Part 2: Proton exchange

membrane (PEM) fuel cell applications for road vehicles

ISO/TR 15916:2015 - Basic considerations for the safety of hydrogen systems

ISO/TS 19880-1:2016 - Gaseous hydrogen -- Fuelling stations -- Part 1: General

requirements

ISO 22734-1:2008 - Hydrogen generators using water electrolysis process -- Part 1:

Industrial and commercial applications

ISO 23273:2013 - Fuel cell road vehicles -- Safety specifications -- Protection against

hydrogen hazards for vehicles fuelled with compressed hydrogen


NFPA 2 – Hydrogen Technologies Code:

Este código provee los resguardos fundamentales para la

generación, instalación, almacenamiento, tuberías, uso y

manejo de hidrógeno comprimido o líquido.

NFPA 55 – Compressed Gases and Cryogenic Fluids Code:

Facilita la protección contra peligros fisiológicos, por sobre-

presurización, explosivos y por flamabilidad asociados con gases

comprimidos y criogénicos. Este código incorpora los ya

retirados NFPA 50 A / 50 B– Standard for Gaseous / Liquefied

Hydrogen Systems at Consumer Sites.


J2601/3_201306 - Fueling Protocol for Gaseous

Hydrogen Powered Industrial Trucks

J2601/2_201409 - Fueling Protocol for Gaseous

Hydrogen Powered Heavy Duty Vehicles

J2719_201511 - Hydrogen Fuel Quality for Fuel Cell

Vehicles

https://www.sae.org/works/documentHome.do?comtID=TEVFC&docID=J2601/3_201306&inputPage=dOcDeTaIlS










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SEGURIDAD Y NORMATIVA / ESTÁNDARES INTERNACIONALES

https://h2tools.org/sites/default/files/IntroToH2FCandSafetyConsiderations_Sept2018.pdf

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CONTENIDO

1) Introducción

2) Producción





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http://www.shell.de

http://www.osti.gov/bridge

http://www.irena.org

“…There is plenty of room for improvements and innovations in this

fascinating topic, and many aspects where chemical engineers can

add value…”

The Unbearable Lightness of Hydrogen, The Chemical Engineer 2019,


hidrÓgeno como vector energÉtico; tecnologÍa y …

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