Hidrógeno

El hidrógeno es un elemento químico con diversas
características físicas y químicas, las cuales han
llamado la atención de científicos e investigadores
a tal grado que lo han llegado a llamar “el
combustible del futuro”. El hidrógeno gaseoso
o diatómico (H2) fue descrito por primera vez
por Paracelso (a principios del siglo XVI), quien
al mezclar metales con ácidos fuertes observó
un gas como producto de la reacción. A pesar de
ser Paracelso el primero en describir al hidrógeno,
a quien se le da el crédito del descubrimiento
como un elemento químico es a Henry Cavendish,
ya que lo describió como una sustancia discreta
e inflamable; continuando con su investigación,
en 1781 descubrió que al quemarse produce
agua. Con base en este último descubrimiento,
Antoine Lavoisier le dio el nombre de hidrógeno,
que en griego significa generar agua.
Número
atómico
1
Valencia
1
Masa atómica
(g/mol)
1.00797
Densidad
(g/ml)
0.071
Tabla 1. Propiedades del hidrógeno.
La abundancia del hidrógeno es un factor importante
si se le considera como el combustible del futuro:
es el elemento más abundante del universo, el
75% en masa, se encuentra en las estrellas y en
los planetas gigantes. Existe de manera atómica y
en plasma; cuando está en forma de plasma, el protón
y el electrón se encuentran separados generando
una alta conductividad eléctrica y gran emisividad.
En el planeta Tierra el hidrógeno se encuentra
mayormente combinado con otros elementos y,
principalmente, con oxígeno (H2O = agua).
¿De dónde se obtiene el hidrógeno?
El hidrógeno es uno de los elementos más abundantes
en el planeta, pero difícilmente se encuentra en
estado puro, es parte de los hidrocarburos y del
agua. Para que el hidrógeno sea utilizado como
combustible, se necesita que esté en estado gaseoso
y sea diatómico (H2). La obtención del hidrógeno
se da mediante distintos procesos, el 48% de la
generación de hidrógeno se logra por reformación
catalítica del gas natural, 30% del petróleo, 18%
del carbón y tan solo el 4% por electrólisis. El
método más utilizado es la reformación catalítica
de gas natural, debido a que este proceso es más
económico que los otros; la desventaja es la
contaminación que produce. Este proceso se lleva
a cabo integrando el gas natural con vapor de agua
a una temperatura entre 700-1100 °C, lo cual
genera CO (monóxido de carbono) y H2. Otro
método de obtención es la electrólisis del agua,
que es la separación del oxígeno e hidrógeno por
corriente eléctrica y puede ser más rentable si se
obtiene la energía eléctrica de fuentes eólicas y
de la biomasa.
¿Para qué se usa el hidrógeno?
Actualmente, el hidrógeno es utilizado en la
síntesis del amoniaco, refinación del petróleo e
hidrogenación catalítica de aceites vegetales.
La síntesis de amoniaco con hidrógeno
generalmente se hace mediante la llamada síntesis
de Haber-Boch; el nitrógeno libre en la atmósfera
(N2) no puede ser utilizado por los organismos
vivos, tampoco por la industria, por lo que tiene
que convertirse en amoniaco.
La refinación del petróleo por hidrocraqueo
combina el craqueo catalítico y la hidrogenación,
en donde el hidrógeno y catalizadores provocan
la descomposición de las fracciones de destilado.
El hidrógeno reduce la formación de alquitrán y
previene la acumulación de coque en el catalizador.
Mesografía
http://www.eia.gov/todayinenergy/detail.cfm?id=9650
http://paseandohistoria.blogspot.mx/2009/09/la-era-del-dirigible.html
Tabla 1
http://www.inifta.unlp.edu.ar/extension/Hidrogeno.pdf
Figura 1
http://paseandohistoria.blogspot.mx/2009/09/la-era-del-dirigible.html
Elaborado en La Dirección de Movilidad y
Transporte de CONUEE.
Colaborador: Luis Enrique Pérez de la Cruz.
www.conuee.gob.mx
Av. Revolución 1877, Col. Loreto, Del, Álvaro
Obregón, C.P. 01090, México D.F., Tel, (55)
3000 1000 ext 1211, 1213, 1214 y 1215.
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@conuee_mx / @Ctransp
Figura 1. Graf Zeppelin, aerostático usado en la
primer guerra mundial.
La historia del hidrógeno en el transporte se
remonta al uso de los globos aerostáticos o
dirigibles, los cuales funcionan debido a la diferencia
de densidades: la densidad del gas interior es
inferior a la del exterior, provocando una fuerza
ascendente que eleva al dirigible. En sus inicios se
utilizaba hidrógeno pero debido a su característica de
ser altamente inflamable, se modificó su uso por
helio; los dos aerostáticos más famosos fueron el
“Graf Zeppelin y el “Hindenburg”.
El Graf Zeppelin fue utilizado en la Primera
Guerra Mundial; transportó cerca de 40 mil personas
y, en ocasiones, trasladó bombas. El Hindenburg,
por su parte, mientras intentaba aterrizar se
incendió consumiéndose por completo en menos de
40 segundos, lo que puso fin al uso de hidrógeno
para los dirigibles.