El futuro de los combustibles está en el hidrógeno

Encontrar combustibles que sean capaces de sustituir a los derivados del petróleo y que dejen la mínima huella ambiental posible es uno de los grandes retos a los que se enfrentan grupos de investigación de todo el mundo. Uno de esos candidatos a ser el combustible del futuro es el hidrógeno, un gas que, por su capacidad de generar energía sin que ello implique un daño medioambiental, se está postulando como la alternativa perfecta a los combustibles fósiles.

Sus ventajas son muchas ya que el agua es el único residuo que genera su utilización y además tiene una gran capacidad para generar energía por cada kilogramo, lo que le posiciona como un vector energético. Pero también las desventajas son dignas de tener en cuenta, ya que es un elemento con muy baja densidad que hace que se difunda por los materiales y se puedan generar fugas, lo que al contacto con el aire puede resultar inflamable o, incluso, explosivo. Por eso su almacenamiento puede llegar a ser un problema. Ahí es donde entra en juego el trabajo del GIE de la Universidad de Burgos.

Liderado por los profesores Iván Cuesta y Jesús Manuel Alegre, este grupo lleva más de una década dedicado a investigar cómo se comportan los materiales en diferentes escenarios para prevenir posibles fallos tanto de estructuras, como de cualquier tipo de componente industrial. Con la experiencia adquirida en el campo de estudio de componentes a altas presiones, en los últimos años han abierto diferentes líneas de trabajo encaminadas a dar solución al almacenamiento y transporte de hidrógeno a presión y, sobre todo, hacia la resistencia de materiales en contacto con este gas.

Uno de los proyectos que se engloba en esta línea de investigación es el desarrollo de un dispositivo que pueda llegar a medir cómo interactúan ciertos materiales, como los aceros, al contacto de hidrógeno a presión. Este proyecto denominado Hydrostress esta coordinado por el investigador y miembro del GIE, Andrés Díaz, que explica que a simple vista se puede pensar que el hidrógeno no puede traspasar los materiales, pero lo cierto es que al ser un átomo tan pequeño es capaz de hacerlo «casi con cualquier material». 

Por ello han ideado una nueva manera de medir las posibles fugas que puedan comprometer el correcto almacenamiento y transporte del gas aplicando presión, mediante un dispositivo de palanca y peso muerto. Con ello consiguen reproducir mejor las condiciones reales en las que se va a utilizar el material. «El objetivo es medir cómo de rápido atraviesa el hidrógeno un espesor de metal. Eso se hacía hasta ahora sin tensión. Nosotros lo que hacemos es meter una tensión mecánica a esa pieza para reproducir como estaría ese metal en una tubería o en un depósito a alta presión. Aplicamos una celda electroquímica y medimos cuánto hidrógeno generamos y cuánto hidrógeno detectamos cuando atraviesa esa membrana».

Aparte de los ensayos experimentales en el laboratorio, también han generado una aplicación informática que permite hacer ensayos virtuales con simulaciones de cómo interacciona el gas con el material para así predecir toda la evolución de la pieza industrial teniendo en cuenta la presión de hidrógeno en determinadas condiciones. Como destaca Andrés Díaz, con este modelo las empresas podrían solventar los problemas de normativa con los que se encuentran a la hora de diseñar sus componentes, ya que este tipo de aplicaciones del hidrógeno, son relativamente nuevas. «La normativa evoluciona, los ensayos que las empresas tienen que hacer cada vez son más novedosos y este dispositivo va en esa línea. Hacer unos ensayos que te den la mayor información posible sobre la interacción del hidrógeno y tu material».

Para el doctor Andrés Díaz el proyecto Hydrostress es un pequeño paso más hacia la optimización de los materiales que se necesitan para almacenar y transportar el hidrógeno a presión, algo que en los últimos años está tomando un interés cada vez más importante y que, por ejemplo, supondría un avance en el desarrollo de pilas de hidrógeno indicadas para la industrial del automóvil. «Para tener una autonomía de unos 500 kilómetros necesitamos aproximadamente cinco kilogramos de hidrógeno. El problema es que para tener esa cantidad de hidrógeno se debería mantener a muy alta presión ya que por su baja densidad necesitaría depósitos enormes. Tenemos que comprimir el hidrógeno, y ahí tenemos otra serie de problemas con el material, con cómo manejarlo, con tener materiales más resistentes, etc. Ahí es donde entramos nosotros para estudiar los materiales que resistan esas presiones sin tener ningún fallo».

Paralelamente el GIE se centra en el estudio de determinados tipos de aceros y cuáles son los daños que sufren al contacto con el hidrógeno. El problema que han detectado es que los aceros que más daños sufren en estas circunstancias son los más resistentes y por ello se debe establecer un balance entre resistencia al hidrógeno y peso del depósito, algo fundamental tanto para los vehículos del futuro, como para las aplicaciones estacionarias o también llamadas ‘hidrogeneras’. 

La Universidad de Burgos forma parte de una alianza europea sobre el hidrógeno renovable o hidrógeno limpio en la que se busca potenciar la investigación en esta materia. Así el GIE colabora con la Universidad de Oviedo, con el Imperial College de Londres, con la Universidad de Oporto y con la Norwegian University of Science and Technology. 

Esa alianza permite a la Universidad de Brugos ser punta de lanza del estudio en esta área de conocimiento y así conseguir una mayor especialización. Precisamente por ello en estos momentos están a la espera de la resolución de diferentes convocatorias europeas que les permitirán adquirir un equipamiento experimental que les proporcione un salto de calidad a su trabajo de laboratorio.

Además, colaboran con empresas punteras de la región, como es el caso de Hiperbaric, con los que han abordado diferentes proyectos centrados en líneas de estudio sobre altas presiones. Precisamente la Universidad de Burgos coordina junto a la empresa burgalesa, en colaboración con otras 15 entidades, el proyecto ‘Hidrógeno Renovable para la Industria y la Movilidad’ que propone, entre otros, un futuro ‘Valle de Hidrógeno’ en Burgos que será un primer paso hacia la descarbonización de la economía autonómica.