Investigadores de la Universidad Tecnológica de Sidney y la Universidad Tecnológica de Queensland han desarrollado un nuevo método para mejorar los tiempos de carga de las pilas de combustible de hidrógeno de estado sólido.
El hidrógeno está ganando mucha atención como forma eficiente de almacenar «energía verde» procedente de energías renovables como la eólica y la solar. El gas comprimido es la forma más común de almacenamiento de hidrógeno, pero también puede almacenarse en estado líquido o sólido.
El Dr. Saidul Islam, de la Universidad Tecnológica de Sidney, dijo que el almacenamiento de hidrógeno sólido, y en particular el hidruro metálico, está atrayendo el interés porque es más seguro, más compacto y de menor coste que el gas comprimido o el líquido, y puede absorber y liberar hidrógeno de forma reversible.
La tecnología de almacenamiento de hidrógeno en hidruros metálicos es ideal para la producción de hidrógeno in situ a partir de la electrólisis renovable. Puede almacenar el hidrógeno durante periodos prolongados y, una vez que se necesita, puede convertirse en gas o en una forma de energía térmica o eléctrica cuando se convierte a través de una pila de combustible.
Las aplicaciones incluyen compresores de hidrógeno, baterías recargables, bombas de calor y almacenamiento de calor, separación de isótopos y purificación de hidrógeno. También puede servir para almacenar hidrógeno en el espacio, para utilizarlo en satélites y otras tecnologías espaciales «verdes».
Dr. Islam.
Sin embargo, uno de los problemas del hidruro metálico para el almacenamiento de energía de hidrógeno ha sido su baja conductividad térmica, que hace que los tiempos de carga y descarga sean lentos.
Para solucionar este problema, los investigadores desarrollaron un nuevo método para mejorar los tiempos de carga y descarga del hidrógeno en estado sólido.
Una eliminación más rápida del calor de la pila de combustible sólida da lugar a tiempos de carga más rápidos.
Se han diseñado varios intercambiadores de calor internos para su uso con el almacenamiento de hidrógeno de hidruro metálico. Entre ellos se encuentran los tubos rectos, el serpentín helicoidal o los tubos en espiral, los tubos en forma de U y las aletas. El uso de un serpentín helicoidal mejora significativamente la transferencia de calor y masa dentro del almacenamiento.
Esto se debe a la circulación secundaria y a tener más superficie para la eliminación del calor del polvo de hidruro metálico al fluido refrigerante. Nuestro estudio ha desarrollado una bobina helicoidal para aumentar el rendimiento de la transferencia de calor.
Puchanee Larpruenrudee, doctorando Escuela de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la UTS
Los investigadores desarrollaron una bobina semicilíndrica como intercambiador de calor interno, que mejoró significativamente el rendimiento de la transferencia de calor. El tiempo de carga del hidrógeno se redujo en un 59% al utilizar la nueva bobina semicilíndrica en comparación con un intercambiador de calor de bobina helicoidal tradicional.
Ahora están trabajando en la simulación numérica del proceso de desorción del hidrógeno y siguen mejorando los tiempos de absorción. El intercambiador de calor de bobina semicilíndrica se seguirá desarrollando con este fin.
Por último, los investigadores pretenden desarrollar un nuevo diseño para el almacenamiento de energía de hidrógeno, que combinará otros tipos de intercambiadores de calor. También esperan trabajar con socios de la industria para investigar el rendimiento real de los depósitos basándose en el nuevo intercambiador de calor.
Vía www.uts.edu.au
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