[H2] PureComp

Estamos promoviendo activamente proyectos de investigación, desarrollo y demostración (RD&D, por sus siglas en inglés), como parte de nuestra misión de construir la compañía de energía más limpia, segura e innovadora de Estados Unidos. El proyecto [H2]PureComp es una parte importante de nuestro compromiso ASPIRE 2045 para alcanzar cero emisiones netas de gases de efecto invernadero en nuestras operaciones y distribución de energía antes de 2045. La infraestructura de energía renovable ha atraído atención e inversiones considerables por el papel crucial que desempeña en facilitar la descarbonización. Permitir y expandir el uso de gases renovables —gas natural renovable (GNR) e hidrógeno verde— son particularmente importantes debido a la capacidad de estos gases de almacenar energía de manera económica y en una escala temporal mucho más larga que las baterías. Cuando las fuentes de energía renovable (eólica y solar) sobreproducen electricidad en comparación con la demanda actual, esa energía normalmente se pierde o desperdicia. Una posible solución para el despliegue rápido y a corto plazo de hidrógeno verde como vector de energía limpia es mezclarlo con gas natural en las redes existentes de tuberías (figura 1). El proyecto [H2]PureComp busca probar y demostrar una tecnología nueva que pueda extraer y comprimir hidrógeno puro de un flujo mezclado de hidrógeno y gas natural.

Conceptual diagram of a potential clean fuels network in Southern California (From The Role of Clean Fuels and Gas Infrastructure in Achieving California’s Net Zero Climate Goal
[Fig. 1 – Diagrama conceptual de una posible red de combustibles limpios en el Sur de California (fuente: El papel de los combustibles limpios y la infraestructura de gas en la consecución del objetivo climático de cero neto de California)]

 

Antecedentes técnicos

El proyecto [H2]PureComp incluye el desarrollo, la instalación y la demostración de una plataforma de purificación y compresión electroquímicas de hidrógeno (EHPC, por sus siglas en inglés), concebida por la empresa HyET Hydrogen, con sede en los Países Bajos. Esta tecnología se basa en el transporte selectivo de hidrógeno a través de un ensamblaje de electrodos de membrana (MEA, por sus siglas en inglés). En un solo paso, tanto la purificación como la compresión del hidrógeno son posibles por medio del bombeo de hidrógeno electroquímico que tiene lugar a lo largo de la membrana bajo un potencial eléctrico aplicado (fig. 2).

Simplified diagram showing the selective transport of hydrogen through a Membrane Electrode Assembly (MEA)

[Fig. 2. Diagrama simplificado que muestra el transporte selectivo del hidrógeno a través de un ensamblaje de electrodos de membrana (MEA)]

En el ánodo, el hidrógeno molecular se convierte y disocia químicamente para formar protones, los cuales se mueven por la membrana hacia el cátodo. Por último, en el cátodo, los protones se recombinan para formar hidrógeno molecular en un flujo de alta pureza. Debido a que únicamente los protones pueden moverse a través de la membrana, esta tecnología demuestra la selectividad extremadamente alta para extraer el hidrógeno de un flujo mezclado. Además, no se presentan otras reacciones aparte de la disociación y recombinación de hidrógeno en cualquiera de los electrodos, lo que significa que no hay pérdida o degradación de la calidad del gas natural debido a este proceso.

 

Cómo funciona:

El proyecto [H2]PureComp desarrollado por HyET (fig. 3) presenta un sistema de circuito cerrado diseñado para demostrar la extracción y separación del hidrógeno de un flujo mezclado. El flujo mezclado utilizado para probar este proyecto se crea al mezclar hidrógeno y metano de los cilindros colocados afuera de la plataforma. El gas mezclado va al extractor de H2, que genera dos flujos: un flujo de hidrógeno puro y otro flujo rico en metano. El hidrógeno fluye al compresor de H2 para demostrar y probar la operación del dispositivo compresor electroquímico de hidrógeno (EHC, por sus siglas en inglés). El hidrógeno después se reinyecta al flujo mezclado original y continúa en circulación en el circuito cerrado.

Simplified diagram for the [H2] PureComp demonstration project

[Fig. 3– Diagrama simplificado para el proyecto de demostración [H2] PureComp]

 

Características de seguridad

La plataforma de demostración [H2]PureComp contiene distintas características de seguridad que reducen drásticamente los peligros inherentes relacionados con los sistemas de procesos de gas:

  • La carcasa de la plataforma cuenta con un sensor de hidrógeno que apaga el sistema si la concentración de H2 alcanza el 10% del límite de explosividad inferior (LEL) del hidrógeno en caso de fugas.
  • En el compartimiento principal de procesos, se aplica ventilación con aire fresco para diluir el peor escenario posible de fuga. El ventilador de recirculación de 10,000 pies cúbicos por minuto (cfm) empuja el aire a través de la plataforma, el equivalente a siete veces el volumen de la plataforma por minuto.
  • En el compartimiento eléctrico, se aplica ventilación con aire fresco para prevenir fugas de cualquier gas peligroso procedente del compartimiento de procesos y de las columnas de ventilación.
  • Hay detectores de metano presentes al interior de la plataforma como una capa de protección secundaria.
  • También hay válvulas de seguridad de presión (PSV) presentes para evitar fallas debido a un exceso de presión.

 

Recursos adicionales

BIWT - crop H2 Home

[H2] Hydrogen Home

Primero en su tipo en la microrred de Estados Unidos, que incluye una casa, paneles solares, una batería para casa y un electrolizador para convertir energía solar en hidrógeno limpio.

Outdoor photo of a young girl holding a wooden airplane

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clean fuels landscape image

Combustibles limpios

El papel de los combustibles limpios y la infraestructura de gas para alcanzar las metas climáticas de cero emisiones netas de California.

Investigación, desarrollo y demostración

El programa RD&D (investigación, desarrollo y demostración) busca promover e impulsar tecnologías que respalden el acceso generalizado a energía limpia, asequible y confiable para todos los californianos.