El aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero en la atmósfera ha contribuido negativamente al calentamiento global como resultado de la quema de combustibles fósiles. El hidrógeno es un combustible limpio que tiene el potencial de revolucionar la cadena de suministro de energía y descarbonizar el consumo de combustibles.
Sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer para construir una infraestructura de hidrógeno y convertirlo en una fuente de energía asequible y confiable. Esto incluye desarrollar una forma de almacenar hidrógeno, que actualmente es costosa e ineficiente. El almacenamiento geológico puede ser un cambio de juego para el almacenamiento de hidrógeno debido a su alta capacidad.
Ahora, investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania afirman que el carbón, que generalmente no se considera una fuente de combustible limpia, podría ser un excelente material para almacenar gas de hidrógeno, al igual que las baterías almacenan energía para su uso futuro.
Descubrimos que el carbón puede ser esta batería geológica de hidrógeno. Podrías inyectar y almacenar la energía de hidrógeno y tenerla allí cuando necesites usarla.
Shimin Liu, profesor asociado de energía e ingeniería de minerales en la Universidad Estatal de Pensilvania.
Para poner a prueba esta teoría, los investigadores analizaron ocho tipos diferentes de carbón de yacimientos carboníferos en Estados Unidos para comprender mejor su potencial de sorción y difusión, es decir, cuánto hidrógeno pueden retener. Los mejores del grupo fueron el carbón bituminoso de baja volatilidad del este de Virginia y el carbón antracita del este de Pensilvania.
Mucha gente define el carbón como una roca, pero en realidad es un polímero. Tiene un alto contenido de carbono con muchos poros pequeños que pueden almacenar mucho más gas. Entonces, el carbón es como una esponja que puede retener muchas más moléculas de hidrógeno en comparación con otros materiales no carbonosos.
Shimin Liu
El equipo de investigación construyó equipos especiales para generar presión y forzar el hidrógeno dentro del carbón. El carbón tiene una afinidad más débil con el hidrógeno en comparación con otros gases sorbentes como el metano y el dióxido de carbono, por lo que los equipos de presión tradicionales para determinar la sorción no habrían funcionado.
Hicimos un diseño muy novedoso y desafiante. Tomó años descubrir cómo hacer esto correctamente. Tuvimos que diseñar adecuadamente un sistema de experimentación, prueba y error basado en nuestra experiencia previa con carbón y pizarras.
Shimin Liu
Basándose en sus resultados, el equipo determinó que el carbón antracita y el carbón semi-antracita son buenos candidatos para el almacenamiento de hidrógeno en yacimientos de carbón agotados, y que el carbón bituminoso de baja volatilidad es un mejor candidato para yacimientos de carbón con presencia de gas.
Los trabajos futuros se centrarán en la difusividad dinámica y la permeabilidad dinámica del carbón, características que determinan qué tan rápido se puede inyectar el hidrógeno y bombearlo de vuelta. La investigación podría ofrecer esperanza a las comunidades que han sido duramente golpeadas por el abandono del carbón en la lucha contra el cambio climático.
En la transición energética, las comunidades que más han sido impactadas económicamente son las más afectadas. Esta es ciertamente una oportunidad para reorientar la región del carbón. Ya tienen la experiencia, los ingenieros energéticos y las habilidades. Si podemos construir una infraestructura y cambiar sus oportunidades económicas, creo que es algo que debemos considerar.
Shimin Liu
Vía www.psu.edu
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