Costo del hidrógeno líquido

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Sobre costo del hidrógeno líquido

Tipos de Maquinaria para la Licuefacción de Hidrógeno

Antes de profundizar en los tipos de maquinaria para la licuefacción de hidrógeno, es importante comprender en qué consiste la licuefacción del hidrógeno. El proceso de convertir el hidrógeno gaseoso en hidrógeno líquido se conoce como licuefacción. Se utilizan técnicas de bajas temperaturas para transformar el hidrógeno gaseoso en hidrógeno líquido. Esto se logra aprovechando la capacidad de la molécula de hidrógeno para existir en estado líquido.

Debido a la enorme demanda de hidrógeno líquido en la industria automotriz (especialmente para vehículos eléctricos de pila de combustible), junto con el creciente uso industrial del hidrógeno en todo el mundo, existe una necesidad urgente de invertir en maquinaria a gran escala para la licuefacción de hidrógeno.

Existen tres tipos principales de máquinas generadoras de hidrógeno líquido:

  • Caja Fría

    La caja fría es un vaso intercambiador de calor de diseño único. Es el lugar donde el hidrógeno gaseoso intercambia calor con un refrigerante para crear hidrógeno líquido.

  • Turbinas y Compresores

    Las turbinas y los compresores juegan un papel importante en todo el proceso de licuefacción del aire. El aire se comprime para eliminar la humedad y los contaminantes. Cuando el hidrógeno se enfría a menos de 20 K, comienza a condensarse y un compresor criogénico bombea el hidrógeno líquido a un tanque de almacenamiento o vaso.

  • Refrigerante MR

    Una parte crucial del proceso de licuefacción del hidrógeno es la refrigeración criogénica con refrigerante MR (refrigerante mixto). Para que el proceso de licuefacción tenga lugar, el MR se utiliza en un ciclo de evaporación y condensación para absorber el calor del hidrógeno gaseoso, bajando su temperatura hasta el punto de licuefacción, y el MR proporciona la refrigeración. Los sistemas de refrigeración compactos y eficientes para la licuefacción de hidrógeno a escala industrial son candidatos ideales para esta tecnología.

Especificación y Mantenimiento del Hidrógeno Líquido

Típicamente, el elemento clave para el costo del hidrógeno líquido son sus tolerancias, especificaciones y características. Algunas especificaciones importantes y sus tolerancias son las siguientes:

  • Pureza: Para proteger sus aplicaciones, la pureza del hidrógeno líquido es crítica. El requisito mínimo de pureza para el hidrógeno utilizado en las industrias química y farmacéutica suele ser del 99,9% (o 3 ppm de impurezas totales). Para ciertas aplicaciones de pilas de combustible de alto rendimiento, puede requerirse una pureza del 99,999% (o 1 ppm de impurezas totales).
  • Temperatura: El hidrógeno líquido es un líquido extremadamente frío con un punto de ebullición de -252,9 °C (-423,22 °F). El hidrógeno se convierte en líquido a esta temperatura extremadamente fría. Para la eficiencia del transporte y la licuefacción, es vital mantener el hidrógeno a esta temperatura.
  • Caudal: Para uso industrial, el caudal de hidrógeno es crítico. Generalmente se mide en metros cúbicos normales por hora (Nm³/h) o pies cúbicos por minuto (CFM). El caudal determina la cantidad de hidrógeno entregado por unidad de tiempo para respaldar los procesos químicos, las líneas de producción u otras aplicaciones.
  • Permeabilidad del Hidrógeno: El hidrógeno líquido generalmente se transporta y almacena en vasos de presión aislados. Pero, puede haber fugas a través de orificios, grietas o defectos. Por lo tanto, el costo del hidrógeno líquido variará según su tasa de permeabilidad de pérdida por unidad de tiempo. Un estándar típico para fugas de hidrógeno en vasos de presión es del 0,1%/24h.
  • Capacidad de Almacenamiento: Esto es pertinente para el uso o almacenamiento recurrente. Las empresas a menudo necesitan almacenar grandes volúmenes de hidrógeno cuando no lo están usando inmediatamente, como durante el fin de semana o durante los períodos de inactividad. En tales casos, se necesitaría un tanque de almacenamiento con una alta capacidad de almacenamiento para minimizar los costos. Por el contrario, un tanque con una menor capacidad de almacenamiento podría ser adecuado para volúmenes más pequeños.
  • Índice de Presión: Esto indica la presión máxima que el vaso de presión puede soportar. Para garantizar que pueda contener de forma segura hidrógeno líquido a altas presiones. Por ejemplo, una planta química que utiliza hidrógeno como materia prima a alta temperatura y presión, pero que no se procesa inmediatamente, necesita un tanque de almacenamiento de hidrógeno con un alto índice de presión.

El uso de un generador de hidrógeno líquido implica algo más que su instalación. Los compradores deben saber cómo mantener correctamente el combustible de hidrógeno para mantenerlo sostenible y también utilizable para necesidades futuras. Aquí hay algunos consejos útiles de mantenimiento para almacenar el combustible de forma segura.

  • Almacenamiento Adecuado: Esto es obvio. El primer paso para mantener correctamente el hidrógeno líquido es guardarlo en el lugar adecuado. Una vez más, el gas debe almacenarse en vasos de almacenamiento aislados al vacío, también conocidos como contenedores criogénicos. Esto mantiene las fugas a raya.
  • Comprobaciones de Seguridad: Deben realizarse inspecciones de seguridad regulares. Esto es para asegurarse de que los tanques de almacenamiento no tengan fugas y de que las mangueras o las válvulas no estén dañadas. Realice reparaciones en cualquier equipo que muestre signos de deterioro rápidamente. De esta manera, tanto el usuario como el medio ambiente están seguros.
  • Monitoreo de la Presión: Se necesita un monitoreo regular de la presión de almacenamiento para mantener el hidrógeno líquido. Hacer esto ayuda a prevenir la ebullición y también mantiene el gas a un nivel constante. Tenga en cuenta que los niveles de presión pueden fluctuar debido a cambios en la temperatura y la demanda. Más razones para monitorear constantemente los niveles de presión.
  • Mantenimiento del Sistema: También es necesario un mantenimiento regular de los sistemas de almacenamiento y distribución. Esto incluye la limpieza y la purga de los tanques de almacenamiento, así como del sistema de transporte. Al igual que las inspecciones y el monitoreo regulares, esto ayuda a evitar fugas y garantiza la seguridad operativa.

Usos del Hidrógeno Líquido

  • Combustible para cohetes:

    El hidrógeno líquido se utiliza en los cohetes como combustible para el lanzamiento espacial. Cuando se combina con oxígeno líquido, forma un propulsor que proporciona una alta empuje para permitir que el cohete supere la atracción gravitacional de la Tierra para que pueda lanzarse al espacio.

  • Industria de la aviación:

    Las compañías aéreas están investigando cómo se puede utilizar el hidrógeno líquido como combustible para aviones. Pero esto aún no es una realidad. Actualmente, se aplica para alimentar los motores a reacción de aviones militares, principalmente cazas. Los cazas lo utilizan para enfriar los motores. Enfriar los motores con hidrógeno líquido mejora el rendimiento de los motores y hace que la aeronave acelere rápidamente a grandes velocidades.

  • Vehículos espaciales:

    El hidrógeno líquido es una fuente de energía para vehículos espaciales, satélites y sondas espaciales, proporcionándoles la energía para operar y realizar misiones científicas en el espacio.

  • Refrigeración criogénica:

    El hidrógeno líquido se utiliza en sistemas de refrigeración criogénica debido a su alto punto de ebullición. Sirve como refrigerante para refrigerar y preservar cosas a temperaturas extremadamente bajas.

  • Industria electrónica:

    En la fabricación de electrónica, el hidrógeno líquido se utiliza para crear una atmósfera reductora durante la fabricación de semiconductores y películas delgadas. Esto es importante para la producción de componentes electrónicos de alto rendimiento.

  • Pila de combustible de hidrógeno:

    Cuando el hidrógeno experimenta una reacción química en las pilas de combustible para producir electricidad, el hidrógeno líquido es la forma de almacenamiento del hidrógeno. La electricidad generada por la pila de combustible se puede utilizar para alimentar vehículos, dispositivos electrónicos portátiles y otros dispositivos electrónicos. Además, el único subproducto del proceso es vapor de agua. Esto hace que la tecnología de las pilas de combustible de hidrógeno sea una solución energética ecológica.

  • Procesos de hidrogenación:

    En las reacciones de hidrogenación, el hidrógeno líquido sirve como donante de hidrógeno. Estas reacciones tienen lugar en la industria alimentaria, la industria farmacéutica y la industria petroquímica. Por ejemplo, en la industria alimentaria, la hidrogenación se utiliza para convertir aceites vegetales insaturados en grasas sólidas saturadas. Esto se hace para mejorar la estabilidad de almacenamiento y el proceso de fusión de los aceites.

Cómo Elegir Hidrógeno Líquido Costoso

Se espera que la demanda de hidrógeno líquido aumente. Sin embargo, se debe considerar el costo de suministro, ya que influirá en los márgenes de beneficio que se esperan al vender a los usuarios finales.

Tanto si se adquieren cantidades pequeñas como a granel, es importante trabajar con un proveedor que pueda satisfacer los requisitos específicos. Factores como la pureza, las condiciones de almacenamiento, el método de transporte y las normas de seguridad influirán en el tipo de proveedor que se debe buscar.

Al negociar los costos, es importante buscar proveedores que puedan ofrecer soluciones óptimas de almacenamiento y transporte para mantener bajos los costos de la cadena de suministro. Los proveedores con redes de distribución extensas garantizarán que no haya demoras en el tránsito, lo que dará lugar a un proceso de producción más eficiente en el extremo del comprador. Los tanques criogénicos a escala industrial se utilizan a menudo para almacenar hidrógeno líquido a temperaturas extremadamente bajas, y los camiones cisterna criogénicos se utilizan para su transporte.

Las industrias con gran demanda, como la aeroespacial, la automotriz y la energética, utilizan actualmente hidrógeno líquido, lo que puede provocar un aumento del precio del producto. Los compradores que deseen invertir en este producto deben investigar la reputación del proveedor y la calidad del producto.

Elegir el proveedor adecuado dará a los compradores fuerza de negociación en cuanto a los precios, y podrán buscar proveedores que ofrezcan descuentos en pedidos a granel.

FAQ

P1: ¿Cuáles son los tres tipos principales de tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido?

A1: Son tanques atmosféricos, tanques presurizados y tanques criogénicos.

P2: ¿Cuáles son las tendencias actuales en la demanda de hidrógeno líquido?

A2: La demanda mundial de hidrógeno líquido está creciendo rápidamente en la transición energética y la descarbonización.

P3: ¿Cuál es el crecimiento proyectado del mercado del hidrógeno líquido?

A2: Se espera que el mercado del hidrógeno líquido crezca a una CAGR del 24,7% de 2022 a 2029.

P4: ¿Cuáles son algunos de los impulsores del mercado del hidrógeno líquido?

A2: El mercado del hidrógeno líquido de productos aéreos está impulsado por factores como la creciente demanda de diversas industrias, la creciente atención a las soluciones energéticas sostenibles y el desarrollo de ecosistemas de hidrógeno.

P5: ¿Cuál es la eficiencia de costo de la producción y el almacenamiento de hidrógeno?

A2: La eficiencia de producción, la tecnología de las pilas de combustible y el almacenamiento de hidrógeno líquido de los productos aéreos juegan un papel crucial en la eficiencia de costo de la energía de hidrógeno.