Científicos de EEUU desarrollan un modelo para mejorar el almacenamiento de hidrógeno líquido y reducir pérdidas

Investigadores de la Universidad Estatal de Washington (WSU) han creado un modelo matemático y una serie de recomendaciones para optimizar la operación de tanques de almacenamiento de hidrógeno líquido, un avance que podría impulsar el uso de este combustible como alternativa real frente a los fósiles en vehículos y procesos industriales.

El estudio, basado en datos de tanques en funcionamiento, permitió identificar los regímenes operativos en los que el hidrógeno se evapora y se pierde, un fenómeno que puede representar hasta el 25% del total almacenado.

“Si queremos reducir la dependencia de los combustibles fósiles y producir energía limpia a partir de fuentes renovables, el hidrógeno líquido es un candidato muy adecuado”, afirmó Konstantin Matveev, profesor de Ingeniería Mecánica y de Materiales y coautor del trabajo. “Ahora contamos con una herramienta que permite modelar partes críticas de la cadena de suministro y hacer más factible esta tecnología para la economía verde” añade.

Alternativa

El hidrógeno se perfila como alternativa a la gasolina y el diésel porque no emite gases de efecto invernadero. Su potencial es especialmente atractivo en sectores donde la electrificación es difícil, como la maquinaria pesada o el transporte de carga.

Una de las compañías líderes, Plug Power, opera actualmente unos 250 tanques de hidrógeno líquido que abastecen a 70.000 montacargas de hidrógeno en todo el mundo, responsables de mover alrededor del 30% de los comestibles en Estados Unidos. Sin embargo, el almacenamiento y transporte del combustible sigue siendo un desafío.

Mantener el hidrógeno en estado líquido requiere temperaturas extremadamente bajas. Cada vez que entra en contacto con el aire ambiente, el gas se evapora rápidamente, generando pérdidas significativas. El proceso implica complejos sistemas de aislamiento, válvulas de presión, circuitos de fluidos y bombas diseñados para minimizar este efecto.

“Existen múltiples procesos simultáneos, lo que hace crucial contar con un modelo teórico no solo para entender las operaciones actuales, sino también para invertir en mejoras tecnológicas”, explicó Jake Leachman, autor principal del estudio y profesor en la misma escuela.

Reducir pérdidas de hasta 26%

Uno de los puntos críticos ocurre durante la transferencia del hidrógeno entre tanques, donde se estima que cerca del 13% del combustible líquido se pierde por evaporación.

El equipo de WSU demostró que ciertos ajustes simples pueden marcar una gran diferencia. Por ejemplo, modificar los parámetros de activación de las válvulas de alivio puede reducir las pérdidas en un 26%.

“Es un cambio sencillo en los valores de operación de una válvula, pero con un impacto significativo”, señaló Kyle Appel, primer autor del trabajo y recién egresado de la maestría en Ingeniería Mecánica y de Materiales.

Un modelo rápido y accesible

La novedad del modelo desarrollado por WSU es que es computacionalmente eficiente. Mientras que simulaciones anteriores requerían supercomputadoras y días de cálculo para cubrir apenas unas horas de operación, este sistema puede proyectar cientos de horas en minutos.

“Con esta herramienta se pueden explorar diversas alternativas de operación, por lo que nuestra contribución también está en ofrecer un modelo eficiente y práctico para la industria, clientes, diseñadores y entidades gubernamentales”, añadió Matveev.

Próximos pasos

Los investigadores continúan colaborando con Plug Power para aplicar estas recomendaciones en condiciones reales. Además, están refinando su modelo para incluir bombas, líneas de transferencia y otros dispositivos.

Actualmente, también desarrollan estudios para la Administración Federal de Aviación (FAA) con el fin de evaluar el almacenamiento de hidrógeno líquido en aeropuertos, un paso clave hacia el futuro de la aviación sostenible.