Purificación de hidrógeno

La purificación a gran escala estándar del H₂ _producido en refinerías de petróleo aprovecha su punto de ebullición muy bajo de −253 °C. La mayoría de las impurezas tienen puntos de ebullición muy superiores a esta temperatura. Los métodos de baja temperatura pueden complementarse con el lavado para eliminar impurezas específicas. ^{[ 1 ]}

El hidrógeno se puede purificar haciéndolo pasar a través de una membrana compuesta de paladio y plata . La permeabilidad del primero al hidrógeno se descubrió en la década de 1860. ^{[ 2 ]} Una aleación con una proporción aproximada de 3:1 de Pd:Ag es estructuralmente más robusta que el Pd puro, que es el componente activo que permite la difusión selectiva de H₂ _a través de ella. La difusión es más rápida cerca de los 300 °C. Este método se ha utilizado para la purificación de hidrógeno a escala de laboratorio, pero no en la industria. Las membranas de plata-paladio son inestables frente a alquenos y compuestos que contienen azufre. ^{[ 1 ]}

Los purificadores de membrana metálica delgada y densa son compactos, relativamente económicos y sencillos de usar. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

La adsorción por cambio de presión se utiliza para la eliminación de dióxido de carbono (CO₂ ₎ como paso final en la síntesis comercial a gran escala de hidrógeno . También puede eliminar metano , monóxido de carbono , nitrógeno , humedad y, en algunos casos, argón del hidrógeno.

Los purificadores de hidrógeno se utilizan en reactores de epitaxia en fase de vapor metalorgánico para la producción de LED . ^{[ 5 ]}

Los vehículos eléctricos de pila de combustible suelen utilizar pilas de combustible de membrana de electrolito polimérico (PEMFC) que son susceptibles a una variedad de impurezas. Las impurezas afectan a las PEMFC mediante diversos mecanismos, que pueden incluir el envenenamiento de los catalizadores de la reacción de oxidación de hidrógeno del ánodo, la reducción de la conductividad iónica del ionómero y la membrana, la alteración del comportamiento de humectación de los componentes o el bloqueo de la porosidad en los medios de difusión. El impacto de algunas impurezas, como el monóxido de carbono , el ácido fórmico o el formaldehído , es reversible, y el rendimiento de la PEMFC se recupera una vez que se elimina el suministro de impurezas. Otras impurezas, por ejemplo, los compuestos sulfurosos, pueden causar una degradación irreversible. ^{[ 6 ]} Los límites permisibles de impurezas de hidrógeno se muestran a continuación.

Se han realizado esfuerzos para evaluar el cumplimiento del hidrógeno suministrado por las estaciones de repostaje de hidrógeno con la norma ISO-14687. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} Si bien el hidrógeno generalmente se consideró "bueno" ^{[ 8 ]} se han reportado violaciones de la norma, más frecuentemente para el nitrógeno, el agua y el oxígeno.

Las aplicaciones de combustión suelen tolerar mejor las impurezas de hidrógeno que el PEFMC, por lo que la norma ISO-14687 sobre impurezas permitidas es menos estricta. ^{[ 11 ]} Esta norma ha sido objeto de críticas y se han propuesto revisiones para hacerla más permisiva y, por lo tanto, adecuada para el hidrógeno distribuido a través de una red de gas reutilizada. ^{[ 12 ]}