Estudio comparativo de la licuefacción avanzada de hidrógeno utilizando ciclos de refrigerante mixto en triple...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería energética
• La termodinámica
• Energía sostenible

Sus antecedentes:

• El hidrógeno es un transportador clave de energía limpia crucial para los sistemas de energía sostenibles y el almacenamiento eficiente.
• La licuefacción de hidrógeno aumenta la densidad de energía, pero se enfrenta a desafíos de alto consumo de energía.
• El almacenamiento eficiente de hidrógeno es vital para los sistemas energéticos a gran escala y la transición energética.

Objetivo del estudio:

• Proponer y evaluar dos nuevos diseños de ciclo de refrigerante mixto en triple cascada para reducir el consumo de energía en la licuefacción del hidrógeno.
• Para lograr el almacenamiento de hidrógeno de alta densidad a temperaturas criogénicas (-245°C y -249°C).
• Mejorar el rendimiento termodinámico y económico de los procesos de licuefacción del hidrógeno.

Principales métodos:

• Desarrollo de dos configuraciones distintas de ciclo de refrigerante mixto en triple cascada (Caso 1 y Caso 2).
• Utilizando Aspen HYSYS para simulaciones de sistemas y Aspen Optimizer para la optimización.
• Realización de análisis de exergía para evaluar la eficiencia termodinámica e identificar áreas de mejora.

Principales resultados:

• En el caso 1, se obtuvo un consumo específico de energía (SEC) de 6,98 kWh/kgH2, lo que supone una reducción del 17,4% con respecto al valor de referencia.
• En el caso 2 se obtuvo un SEC más bajo de 6,19 kWh/kg H2, una disminución del 14,5%, con una destrucción de energía un 37% menor.
• El caso 2 también mostró una reducción del 5,8% en el gasto de capital y una reducción del 22% en la huella de carbono.

Conclusiones:

• Los ciclos de refrigerante mixto de triple cascada propuestos reducen significativamente el consumo de energía para la licuefacción del hidrógeno.
• El caso 2 ofrece una eficiencia termodinámica superior, beneficios económicos y ventajas ambientales en comparación con el caso 1.
• Estos hallazgos apoyan el avance de soluciones de almacenamiento de energía de hidrógeno eficientes y sostenibles.