El hidrógeno está ganando mucha atención como forma eficiente de almacenar energía verde procedente de energías renovables como la eólica y la solar. El gas comprimido es la forma más común de almacenamiento de hidrógeno, aunque también puede almacenarse en estado líquido o sólido.
Las diferentes formas de energía renovable proporcionan electricidad de manera dinámica, sin embargo, es necesario el almacenamiento de energía para equilibrar la carga. El almacenamiento de energía basado en el hidrógeno está recibiendo mucha atención para este fin.
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Sidney (UTS) y la Universidad Tecnológica de Queensland (QUT) han desarrollado un nuevo método para mejorar los tiempos de carga de las pilas de combustible de hidrógeno en estado sólido.
El Dr. Saidul Islam, de la Universidad Tecnológica de Sidney, dijo que el almacenamiento de hidrógeno sólido, y en particular el hidruro metálico, está atrayendo el interés porque es más seguro, más compacto y de menor costo que el gas comprimido o el líquido, y puede absorber y liberar hidrógeno de forma reversible.
Sin embargo, un problema del hidruro metálico para el almacenamiento de energía de hidrógeno ha sido su baja conductividad térmica, que provoca tiempos de carga y descarga lentos.
Para solucionar el problema de los lentos tiempos de carga y descarga, los investigadores desarrollaron un nuevo método para mejorar los tiempos de carga y descarga del hidrógeno en estado sólido.
Desarrollaron una bobina semicilíndrica como intercambiador de calor interno, que mejoró notablemente el rendimiento de la transferencia de calor. El tiempo de carga del hidrógeno se redujo en un 59% al utilizar la nueva bobina semicilíndrica en comparación con un intercambiador de calor de bobina helicoidal tradicional.
La primera autora, Puchanee Larpruenrudee, candidata al doctorado en la Escuela de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica de la UTS, afirma que una eliminación más rápida del calor de la pila de combustible sólida se traduce en tiempos de carga más rápidos.
“Se han diseñado varios intercambiadores de calor internos para su uso con el almacenamiento de hidrógeno de hidruro metálico. Entre ellos se encuentran los tubos rectos, el serpentín helicoidal o los tubos en espiral, los tubos en forma de U y las aletas. El uso de un serpentín helicoidal mejora significativamente la transferencia de calor y masa dentro del almacenamiento”.
Esto se debe a la circulación secundaria y a que tiene más superficie para la eliminación del calor del polvo de hidruro metálico al fluido refrigerante. Nuestro estudio ha desarrollado una bobina helicoidal para aumentar el rendimiento de la transferencia de calor.
Los investigadores desarrollaron una bobina semicilíndrica como intercambiador de calor interno, que mejoró significativamente el rendimiento de la transferencia de calor.
El tiempo de carga del hidrógeno se redujo en un 59% al utilizar la nueva bobina semicilíndrica en comparación con un intercambiador de calor de bobina helicoidal tradicional.
El equipo trabaja ahora en la simulación numérica del proceso de desorción de hidrógeno y sigue mejorando los tiempos de absorción. Para ello, se seguirá desarrollando el intercambiador de calor de bobina semicilíndrica.
Por último, los investigadores pretenden desarrollar un nuevo diseño para el almacenamiento de energía de hidrógeno, que combinará otros tipos de intercambiadores de calor. También esperan trabajar con socios de la industria para investigar el rendimiento real de los depósitos basándose en el nuevo intercambiador de calor.
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