Energía y Minería en Castilla y León
Energía y Minería en Castilla y León
El hidrógeno es el elemento químico más simple de número atómico 1 (formado solamente por un protón y un electrón) y más abundante del universo formando parte de las estrellas y de los planetas gaseosos en su mayor proporción. En las estrellas se encuentra principalmente en estado plasma (estado de agregación de la materia con características propias).
La molécula de hidrógeno es, en condiciones normales de presión y temperatura, un gas incoloro, inodoro, no tóxico e inflamable, con un punto de ebullición de -252,77 ºC y un punto de fusión de -259,13 ºC. Puede reaccionar con oxígeno (O2) desprendiendo energía y formando agua. Esta reacción se conoce como combustión y en ella el hidrógeno es el combustible:
H2 + ½ O2 → H2O ΔH = -285 kJ mol-1 (1)
es decir, al realizarse la combustión del hidrógeno con oxígeno, a presión constante y cuando el agua formada ha condensado, se libera una cantidad de energía de 285 kJ por mol de hidrógeno (2 gramos), en condiciones estándar esta energía liberada se conoce como la entalpía de combustión. A partir de esos valores se pueden calcular los poderes caloríficos del hidrógeno (entalpía de combustión por unidad de masa), resultando ser el poder calorífico superior de 142,5 MJ/kg y el inferior (más importante en la práctica) de 120 MJ/kg.
H2 (g) + ½ O2 (g) = > H2O + 285 kJ
Esta reacción también puede verse como el proceso de formación del agua, proceso exotérmico en el que se liberan 285 kJ por mol de agua formada (18 gramos).
Hay otros materiales combustibles, como el carbón, gas natural, gasolina (GLP), que se conocen como combustibles fósiles porque provienen de compuestos formados de seres vivos (fauna y flora), hace millones de años. Todos ellos pueden reaccionar también con oxígeno y producir energía como por ejemplo, el gas natural (formado mayoritariamente por metano).
A partir de los poderes caloríficos pueden establecerse equivalencias entre los combustibles. Así 1 Kg de hidrógeno equivale a 2,78 Kg de gasolina, a 2,80 Kg de gasóleo y a unos 3 Kg de gas natural.
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O H = -889 kJ mol-1 (2)
Nuestro sistema energético actual se basa en la utilización de combustibles fósiles. Vivimos por ello en lo que se ha denominado la "sociedad de los combustibles fósiles". Gran parte de las actividades que lleva a cabo el ser humano son posibles gracias a la energía de estos combustibles; por ejemplo para el transporte (coches, aviones, barcos), la calefacción de edificios, el trabajo de las máquinas, en la industria, etc.
Hay dos razones principales por las que es deseable sustituir los combustibles fósiles por el hidrógeno:
Sin embargo, esta sustitución es complicada en el momento actual. En primer lugar, porque, a diferencia de los combustibles fósiles, el hidrógeno no se encuentra en estado puro en nuestro planeta, sino formando compuestos como el agua o la mayoría de los compuestos orgánicos; por lo tanto, es preciso desarrollar sistemas capaces de producirlo de manera eficiente.
Por otro lado, sería necesario habilitar nuevas infraestructuras para el suministro de hidrógeno; en otras palabras, habría que construir una completa red de estaciones de servicio de hidrógeno o "hidrogeneras", lo cual implica una fuerte inversión.
El hidrógeno, por tanto, no puede ser considerado como una fuente primaria de energía -como los combustibles fósiles-, sino un medio para transportar energía, por lo que se le denomina vector energético*. De esta forma, el hidrógeno se transformará en energía eléctrica y térmica de una forma eficiente y limpia, mediante un proceso electro químico conseguido en un equipo denominado "pila de combustible".
