Almacemamineto de hidrógeno basado en absorción en materiales porosos para vehículos de tamaño pequeño un modelo simple para la etapa de llenado.

Abstract

El avance hacia la reducción de gases de efecto invernadero implica la exploración de alternativas a los combustibles fósiles, destacando el hidrógeno verde como una opción prometedora, obtenido de fuentes renovables. Sin embargo, las condiciones tradicionales de almacenamiento presentan desafíos de seguridad y costos, especialmente en vehículos livianos. En este contexto, se ha estudiado teóricamente el uso de carbón activado microporoso como una solución potencial. La metodología adoptada aborda el desafío mediante tres actividades: una recopilación de información mediante revisión bibliográfica, la determinación de la capacidad máxima de adsorción mediante el método de Dubinin-Astakhov, y el desarrollo de un modelo de llenado que incluye simulaciones para evaluar el impacto de diversas variables. La recopilación de información se basó en estudios sobre la adsorción de hidrógeno y el diseño de estanques, utilizando fuentes diversas, incluyendo el Departamento de Energía de EE. UU. Se consideró como adsorbente un carbón activado sintetizado en el Laboratorio CarboCat del Departamento de Ingeniería Química, a partir de carbón mineral de la Región de Arauco Curanilahue (KOH-AC). Los resultados de capacidades gravimétricas y volumétricas a 77K y 100 bar para un estanque de 2 litros son de 1 % p/p y 22 kgH2/L de sistema respectivamente, al utilizar un estanque de 122 litros la capacidad gravimétrica es 2,44 % p/p, mientras que la volumétrica apenas varía. El material KOH-AC demuestra su potencial al compararlo con el carbón comercial de referencia MAXSORB, con un 2,66 % p/p. Respecto del tiempo de llenado, se obtiene una variación del 20 a 30% con respecto a una estimación inicial teórica del tiempo requerido en función del flujo y el volumen del recipiente. La simulación con un diseño de 164 litros que utiliza KOH-AC, sugiere la necesidad de aumentar a 260 litros para alcanzar los objetivos del Departamento de Energía Norteamericano (DOE) 6,5 % p/p, con 9,4 kg de H2 almacenado y tiempo de llenado entre 224 y 287 segundos, en el rango estipulado por el DOE.