Es una de las grandes esperanzas para la transición energética, pero el reto de la ciencia sigue siendo la búsqueda de nuevos materiales capaces de almacenar hidrógeno en un volumen muy reducido, de forma eficiente, segura y bajo condiciones más suaves de presión y temperatura, lo que ha motivado a ocho países, entre ellos España, a unirse en un proyecto que avanza en esa dirección.

"El problema del hidrógeno es su pequeño tamaño. Al ser un elemento tan ligero, es muy difícil que sus moléculas se acerquen entre ellas dando lugar a una elevada densidad de empaquetamiento e, indirectamente, a una elevada densidad energética", según ha explicado, en una entrevista con EFE, el catedrático de Química Inorgánica de la Universidad de Alicante (UA) Joaquín Silvestre.

De hecho es "14 veces menos denso que el aire y eso implica que se necesitan volúmenes muy grandes para almacenar una cantidad suficiente de hidrógeno", ha detallado Silvestre, quien ha expuesto que, para mitigar este hándicap, "hay que 'obligar' a las moléculas de hidrógeno a empaquetarse entre ellas".

El departamento de Química Inorgánica de la UA participa en el proyecto denominado 'MOST-H2', junto a centros de investigación, universidades y empresas de sectores de la ingeniería, los nuevos materiales y el transporte de España, Grecia, Reino Unido, Francia, Alemania, Austria, Italia y Marruecos, todos ellos unidos en un consorcio para lograr un innovador sistema destinado a almacenar hidrógeno con una baja huella ambiental.

"Son muchos los países que están apostando por el hidrógeno, tanto en su producción, transporte, distribución y uso final en trenes o barcos como en la generación de energía para el sector industrial. En estas etapas finales de la cadena es donde el almacenamiento es un factor crítico que necesita de soluciones urgentes" ha destacado Silvestre.

Este experto ha afirmado que "los países que consigan liderar la tecnología asociada a cada una de esas etapas encabezarán la transición energética y podrán transferir esa tecnología a terceros países, con el consiguiente beneficio económico. De alguna manera se convertirán en 'poderosos'".

"Ahí, España tiene un papel crucial al disponer de muchos recursos naturales (incluida agua de mar) y poseer una gran versatilidad en cuanto a energías renovables (eólica, solar...). Sin embargo, generar hidrógeno a partir de agua de mar no es fácil porque se produce el deterioro de los electrodos por corrosión", por lo que de momento se utiliza agua dulce, ha apuntado.

Diseñar un tanque criogénico

Uno de los objetivos de 'MOST-H2', con una duración de cuatro años y un presupuesto de casi cinco millones de euros, es diseñar un tanque criogénico para el almacenamiento de hidrógeno a presión (trabaja a temperaturas cercanas al nitrógeno líquido, es decir, a -195ºC). Los responsables del proyecto prevén contar en los dos próximos años con un prototipo semiindustrial para evaluar y optimizar su capacidad de almacenamiento y de liberación del gas.  

"Estos tanques tienen normalmente dos 'camisas', una de refrigeración y otra de aislamiento, para facilitar el enfriamiento con nitrógeno líquido, pero minimizando las pérdidas de calor por conducción y convección", ha especificado el catedrático de la UA. Paralelamente, en el proyecto se está trabajando en el diseño de un material de relleno para el tanque, que permita almacenar una gran cantidad de hidrógeno bajo condiciones más suave de presión y temperatura frente al tanque convencional.

La ayuda de la IA para seleccionar los materiales más idóneos

Los materiales de relleno seleccionados en 'MOST-H2', una tarea para la cual se ha recurrido a la inteligencia artificial (IA), son las redes metal-orgánicas (MOFs), que se caracterizan por poseer una estructura de canales o poros muy desarrollada donde el hidrógeno se almacena con una elevada densidad de empaquetamiento.

Una elevada densidad de empaquetamiento se traduce en mucho más gas almacenado bajo condiciones más suaves de presión, lo cual mejora la seguridad del dispositivo de almacenamiento (frente a las instalaciones convencionales sin relleno), reduce los costes de presurización (carga), minimiza los requisitos del tanque final (paredes más delgadas) y mejora la autonomía del mecanismo final.

Dentro del proyecto 'MOST-H2', la Universidad de Alicante se encarga de la síntesis y caracterización de los mejores materiales MOFs seleccionados, así como de la disipación del calor generado dentro del tanque criogénico cuando este se carga con hidrógeno a alta presión. Para este último cometido, el grupo de investigación 'Laboratorio de Materiales Avanzados (LMA)' de la UA interviene en el diseño de elementos compuestos (composites) basados en los MOFs elegidos, que permitan disipar el calor generado en el proceso de adsorción/almacenamiento del hidrógeno en cuestión de segundos.