El hidrógeno es el elemento químico más simple : su núcleo está formado por un solo protón y su átomo tiene un solo electrón. La molécula de dihidrógeno (H2) está formada por dos átomos de hidrógeno.
El hidrógeno se usa comúnmente para referirse al dihidrógeno.

Quemar 1 kg de hidrógeno libera casi 4 veces más energía que 1 kg de gasolina y produce solo agua :

2H2 + O2 -> 2H2O

El hidrógeno es muy abundante en la superficie de la Tierra, pero no existe en su estado puro. Siempre está unido a otros elementos químicos, en moléculas como el agua y los hidrocarburos. Los organismos vivos (animales o vegetales) también están compuestos de hidrógeno.
La biomasa es, por tanto, otra fuente potencial de hidrógeno.

La extracción de hidrógeno de estos recursos primarios como los hidrocarburos, la biomasa y el agua requiere un aporte energético.
El hidrógeno podría ser casi inagotable, siempre que se pueda producir en cantidades suficientes a un coste competitivo y a partir de energías bajas en carbono (nuclear

Explotación de una central nuclear

Los componentes de una central nuclear. Los principales componentes de una central nuclear : Reactor nuclear : El reactor nuclear es el corazón de la planta donde tienen lugar las reacciones de fisión nuclear. Contiene combustible nuclear, como uranio enriquecido o plutonio, así como moderadores y controles de reactores para regular las reacciones nucleares.

y renovables).
Las tecnologías del hidrógeno son el conjunto de tecnologías estudiadas para producir hidrógeno, almacenarlo y convertirlo con fines energéticos.

Existen varias formas actuales de producir hidrógeno, cada una con sus propias ventajas y desventajas en términos de costo, eficiencia energética, impacto ambiental :

Electrólisis del agua :
La electrólisis del agua es un proceso que utiliza electricidad para descomponer el agua (H2O) en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). Hay dos tipos principales de electrólisis : la electrólisis alcalina y la electrólisis de membrana de interca

RCA

El zócalo RCA, también conocido como fonógrafo o zócalo cinch, es un tipo muy común de conexión eléctrica. Creado en 1940, todavía se encuentra hoy en día en la mayoría de los hogares. Transmite señales de audio y vídeo. El acrónimo de RCA significa Radio Corporation of America.

mbio de protones (PEM). La electrólisis del agua puede funcionar con electricidad procedente de fuentes renovables como la solar o la eólica, lo que la convierte en un método de producción de hidrógeno respetuoso con el medio ambiente.

Reformado con vapor de metano :
El reformado de metano con vapor es un proceso químico que utiliza metano (CH4), generalmente en forma de gas natural, para producir hidrógeno y dióxido de carbono (CO2). Este proceso se usa comúnmente a gran escala en la industria química para producir hidrógeno. Sin embargo, también emite CO2, lo que lo convierte en un método de producción de hidrógeno menos respetuoso con el medio ambiente en comparación con la electrólisis del agua.

Gasificación de biomasa :
La gasificación de biomasa es un proceso que convierte la materia orgánica en gas de síntesis, que luego se puede convertir en hidrógeno. Este método utiliza como materia prima residuos agrícolas, forestales o urbanos, ofreciendo así la posibilidad de producir hidrógeno a partir de fuentes renovables y sostenibles.

Pirólisis de agua :
La pirólisis de agua es un proceso termoquímico que utiliza calor para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno. Si bien este método puede ser eficiente en términos de eficiencia energética, requiere altas temperaturas y condiciones específicas, lo que puede hacer que su implementación sea más compleja.

Fotoelectrólisis solar :
La fotoelectrólisis solar es un método de producción de hidrógeno que utiliza células solares para convertir la luz solar en electricidad, que luego se utiliza para alimentar el proceso de electrólisis del agua. Este método utiliza la energía solar como fuente renovable de electricidad, pero puede verse limitado por la eficiencia de las células solares y los costes asociados.

El almacenamiento de hidrógeno es un área activa de investigación y desarrollo debido a su potencial como vector de energía limpia y versátil. Estas son algunas de las formas actuales de almacenar hidrógeno :

Compresión de gas :
El hidrógeno se puede almacenar en forma gaseosa comprimida a alta presión en tanques cilíndricos reforzados. Los tanques de almacenamiento de alta presión pueden estar hechos de acero o materiales compuestos para soportar altas presiones. Sin embargo, la compresión de hidrógeno a altas presiones requiere una infraestructura específica y puede provocar pérdidas de energía.

Licuefacción :
El hidrógeno se puede enfriar y licuar a temperaturas muy bajas (por debajo de -253 grados Celsius) para un almacenamiento de alta densidad de energía. El almacenamiento en forma líquida reduce el volumen ocupado por el hidrógeno, pero requiere costosos equipos de refrigeración y pérdidas significativas de energía durante el proceso de licuefacción.

Adsorción en materiales sólidos :
El hidrógeno se puede adsorber en materiales sólidos con una estructura porosa, como carbones activados, zeolitas, metales orgánicos porosos (MOF) o materiales híbridos orgánicos-inorgánicos. Estos materiales tienen una gran superficie específica y pueden adsorber hidrógeno a presiones y temperaturas ambiente moderadas. Sin embargo, la adsorción de hidrógeno puede ser reversible, pero requiere altas presiones para la desorción.

Almacenamiento de productos químicos :
El hidrógeno puede almacenarse en forma de compuestos químicos que lo liberan cuando se descomponen. Por ejemplo, el hidrógeno puede almacenarse en forma de hidruros metálicos o compuestos orgánicos como hidruros orgánicos. La liberación de hidrógeno puede desencadenarse mediante calentamiento, catálisis u otros métodos. Sin embargo, los sistemas de almacenamiento de productos químicos pueden tener requisitos específicos en términos de temperatura, presión y regeneración de materiales.

Almacenamiento subterráneo :
El hidrógeno puede almacenarse bajo tierra en formaciones geológicas adecuadas, como acuíferos salinos, cavidades naturales o depósitos porosos. El almacenamiento subterráneo ofrece una gran capacidad de almacenamiento y puede reducir los riesgos de seguridad e infraestructura. Sin embargo, esto requiere sitios geológicos adecuados y técnicas de almacenamiento seguras y confiables.

El hidrógeno tiene una amplia gama de aplicaciones potenciales en diversos sectores debido a sus características únicas, incluida su versatilidad, limpieza cuando se produce a partir de fuentes de energía renovables y su potencial para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Algunas de las aplicaciones potenciales del hidrógeno incluyen :

Movilidad limpia :
Los vehículos de hidrógeno, como los coches, autobuses, camiones y trenes de pila de combustible, ofrecen una alternativa limpia a los vehículos con motor de combustión interna. Generan electricidad combinando hidrógeno con oxígeno del aire, generando solo agua y calor como subproductos, reduciendo las emisiones de contaminantes atmosféricos y gases de efecto invernadero.

Almacenamiento de energía :
El hidrógeno puede utilizarse como medio de almacenamiento de energía a gran escala, incluso para almacenar energía producida por fuentes renovables intermitentes, como la solar y la eólica. El exceso de electricidad se puede utilizar para producir hidrógeno mediante electrólisis del agua y luego almacenarse para su uso posterior como combustible o fuente de energía.

Producción industrial :
El hidrógeno se usa ampliamente en la industria química para la producción de amoníaco, se usa en la fabricación de fertilizantes, así como en la producción de diversos productos químicos, incluidos metanol, hidrógeno clorado e hidrocarburo. También se puede utilizar como agente reductor en la producción de acero y otros metales.

Producción de electricidad :
Las pilas de combustible de hidrógeno pueden utilizarse para generar electricidad de forma limpia y eficiente, tanto para aplicaciones fijas como móviles. Se utilizan en edificios comerciales y residenciales como fuente de electricidad de respaldo o como fuente primaria de energía. También se pueden utilizar para suministrar electricidad a las redes eléctricas durante los períodos de mayor demanda.

CCalefacción residencial y comercial :
El hidrógeno se puede utilizar como combustible para calefacción residencial y comercial, reemplazando el gas natural o el fueloil. Se están desarrollando calderas de hidrógeno que podrían ofrecer una alternativa baja en carbono para calentar edificios.

Aplicaciones espaciales :
En la industria espacial, el hidrógeno se utiliza como combustible para propulsar vehículos de lanzamiento espacial, especialmente en las etapas superiores de los cohetes. El hidrógeno líquido se utiliza a menudo como propelente debido a su alta densidad energética y combustión limpia.