El almacenamiento de hidrógeno en forma gaseosa a alta presión es una de las principales tecnologías en continuo desarrollo. Los tanques de almacenamiento se clasifican en cinco tipos principales (I, II, III, IV, V), que difieren en materiales, capacidad, peso y uso específico, pero ¿de dónde proviene esta clasificación?
Aunque estos términos son comunes en la industria, no están directamente en las normativas ISO. Sin embargo, las normas ISO regulan los requisitos de seguridad y diseño de cada tipo de tanque. Los Tipo I (metálicos) están cubiertos por la ISO 9809, los Tipo II (envoltura parcial) por la ISO 11119-1, los Tipo III (liner metálico) por la ISO 11119-2, y los Tipo IV (liner polimérico) por la ISO 11119-3 y ISO 11439. Los Tipo V, aún en desarrollo, son abordados por la ISO/AWI TR 19884.
Tanques Tipo I: resistencia y durabilidad
Los tanques de Tipo I son los más tradicionales y están construidos completamente de metal, normalmente acero o aluminio. Estos tanques se utilizan principalmente para almacenamiento estacionario debido a su alto peso, lo que limita su aplicación en movilidad. Su resistencia mecánica y durabilidad son excepcionales, siendo muy seguros y confiables para contener hidrógeno a presiones de trabajo de entre 200 y 250 bares.
Aunque su robustez es una ventaja, presentan inconvenientes en cuanto a su eficiencia energética, ya que su peso limita la cantidad de hidrógeno que pueden almacenar por unidad de masa. Con densidades energéticas de aproximadamente a 200 bar de presión, estos tanques son adecuados para aplicaciones donde el peso no es un factor crucial, como en plantas industriales o estaciones de hidrógeno con un coste alrededor de 1.000 €/kg (Coste unitario del almacenamiento de hidrógeno). Sin embargo, debido a la adsorción y difusión del hidrógeno en los materiales metálicos, es necesario implementar controles para prevenir fenómenos como la fragilización por hidrógeno, que podría comprometer la integridad estructural del tanque.
Tanques Tipo II: eficiencia y ligereza
Los tanques de Tipo II son una evolución de los tanques metálicos, combinando un recubrimiento parcial de fibra de vidrio o carbono sobre un núcleo metálico (generalmente acero o aluminio). Este diseño ofrece una reducción significativa de peso en comparación con los tanques de Tipo I, lo que los hace más viables para aplicaciones móviles.
Estos tanques operan a presiones más altas, pudiendo llegar hasta los 1000 bares, con una densidad energética de 0,9 kWh/kg aproximadamente y son un compromiso entre resistencia y ligereza. Al tener una envoltura externa de fibra que refuerza el tanque, permiten almacenar más hidrógeno sin aumentar de manera considerable el peso. Sin embargo, su densidad energética sigue siendo inferior a la de los tipos más avanzados, y su costo es mayor que el de los tanques Tipo I debido a los materiales compuestos utilizados y por tanto con un coste unitario del hidrógeno almacenado de aproximadamente 1.500-2.000 €/kg.
Tanques Tipo III: alta capacidad para la movilidad
Los tanques de Tipo III son un salto tecnológico importante, ya que están construidos con un revestimiento interior metálico (aluminio) completamente envuelto en fibra de carbono. Esta estructura híbrida permite operar a presiones de hasta 700 bares, ofreciendo una alta capacidad de almacenamiento con un peso considerablemente reducido.
Con una densidad energética mayor que la de los tanques Tipo II de 1,5 kWh/kg, estos tanques son ideales para aplicaciones de movilidad, como vehículos de hidrógeno, donde la reducción de peso es esencial para mejorar la autonomía. A pesar de sus ventajas, los tanques Tipo III son más costosos, debido al uso extensivo de fibra de carbono teniendo un coste unitario del almacenamiento de hidrógeno de alrededor de 2.000 €/kg.
Tanques Tipo IV: mejor opción para la movilidad avanzada
Los tanques de Tipo IV representan la última generación en almacenamiento de hidrógeno a alta presión. Están construidos con un revestimiento interno de polímero (normalmente polietileno), envuelto completamente en fibra de carbono. Son los más ligeros y ofrecen la mejor relación entre peso y capacidad de almacenamiento, siendo los preferidos para aplicaciones en movilidad, especialmente en automóviles y camiones.
Estos tanques pueden soportar presiones de hasta 700 bares y, debido a su composición, son altamente resistentes a la corrosión y a los efectos de la fragilización por hidrógeno. Sin embargo, los materiales poliméricos presentan riesgos adicionales, como la permeación del hidrógeno, que puede comprometer la seguridad si no se controla adecuadamente. Además, la hinchazón y la degradación de los polímeros bajo presión son problemas que deben abordarse en el diseño. A pesar de estos desafíos, su densidad energética puede llegar a los 2 kWh/kg y su ligereza los convierten en la mejor opción para aplicaciones móviles avanzadas. No obstante, su costo es elevado, con un precio unitario para el almacenamiento de hidrógeno de 4.000 €/kg, lo que los limita principalmente a sectores con alta capacidad de inversión.
Tanques Tipo V: en desarrollo
Los tanques de Tipo V son una tecnología emergente que promete aún mayores reducciones de peso y mejoras en capacidad de almacenamiento. Estos tanques están hechos completamente de materiales compuestos avanzados, sin necesidad de un revestimiento interno de metal o polímero. A pesar de estar en fases de desarrollo, se espera que puedan soportar presiones incluso superiores a 700 bares.
Autor: Antonio López García
Fecha de publicación: 12/03/2025
