Almacenar hidrógeno líquido es uno de los grandes desafíos para convertir este combustible en una alternativa viable para barcos, aviación e industrias difíciles de electrificar. El problema no está únicamente en producirlo: para mantenerlo líquido debe conservarse alrededor de los 20 kelvin, unos -253 °C, y cualquier pequeña entrada de calor puede provocar que una parte vuelva a convertirse en gas.
Este fenómeno, conocido como boil-off, aumenta la presión dentro del depósito y obliga a gestionar ese hidrógeno evaporado mediante sistemas adicionales, ya sea consumiéndolo, liberándolo de manera controlada o volviéndolo a licuar. Todo ello implica pérdidas energéticas y mayores costes.
Investigadores surcoreanos han probado ahora una estrategia distinta. En lugar de seguir añadiendo aislamiento alrededor de todo el tanque, decidieron identificar exactamente por dónde entra el calor y enfriar únicamente esas zonas críticas.
El 85% del calor entraba por unos pocos puntos
El equipo de la Universidad Nacional de Pusan (PNU) trabajó sobre un diseño de tanque desarrollado por el Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering (KRISO).
Las simulaciones mostraron algo especialmente importante: más del 85% del calor que alcanzaba el depósito interior no atravesaba directamente el aislamiento, sino que utilizaba como camino los soportes estructurales metálicos encargados de sostenerlo.
Estos elementos funcionan como auténticos puentes térmicos. Aunque sean necesarios para garantizar la resistencia mecánica del tanque, también proporcionan una vía mucho más conductora para que la energía térmica viaje desde el exterior hacia el hidrógeno ultrafrío.
Identificado el problema, los investigadores instalaron virtualmente canales criogénicos alrededor de esos puntos. Por ellos circularía un fluido secundario extremadamente frío destinado a interceptar el calor antes de que consiga alcanzar el hidrógeno.
Hasta un 66,5% menos de entrada de calor
El equipo estudió dos refrigerantes: gas natural licuado (GNL) y nitrógeno líquido (LN₂). Ambos podrían circular por un circuito cerrado y volver a enfriarse para ser reutilizados.
Los investigadores probaron diferentes cantidades de canales, dimensiones, caudales y posiciones. Y una de las principales conclusiones fue que la ubicación resultaba mucho más importante que simplemente instalar más conductos.
Cuando los canales se colocaron directamente sobre los soportes estructurales y se extendieron hacia la unión entre la cabeza y el cuerpo del tanque, la reducción térmica mejoró considerablemente.
En las condiciones analizadas, las simulaciones alcanzaron una disminución máxima de la entrada de calor del 43,6% utilizando GNL y de hasta 66,5% con nitrógeno líquido.
El nitrógeno consiguió el mejor rendimiento gracias a su menor temperatura, aunque también presentó una mayor formación de vapor dentro de los conductos. El GNL refrigeró menos, pero mostró un comportamiento más estable.
Una posible solución para los barcos de hidrógeno
El avance podría resultar especialmente interesante para el transporte marítimo de hidrógeno líquido, donde los depósitos deben mantener temperaturas criogénicas durante viajes que pueden durar días o semanas.
Países como Corea del Sur, Japón y Australia llevan años desarrollando tecnologías destinadas a crear cadenas internacionales de suministro de hidrógeno. En ese contexto, reducir el boil-off podría traducirse directamente en menos combustible perdido, menor consumo energético y sistemas de almacenamiento más eficientes.
La estrategia también plantea una diferencia respecto de las soluciones tradicionales. Los tanques actuales recurren a aislamiento multicapa, espumas y cámaras de vacío para impedir la entrada de calor. Estos sistemas seguirían siendo necesarios, pero la refrigeración localizada podría complementarlos atacando específicamente los puntos más problemáticos.
Todavía es una simulación, no un tanque comercial
Los resultados, sin embargo, aún no significan que ya exista un depósito capaz de reducir sus pérdidas en un 66,5% en condiciones reales. El trabajo se basa en modelos tridimensionales y simulaciones térmicas sobre un diseño concreto.
Todavía será necesario comprobar cómo funciona el sistema con el movimiento del líquido durante la navegación, los cambios de presión, la formación progresiva de vapor y las variaciones térmicas durante períodos prolongados.
Aun así, la investigación plantea una idea particularmente interesante para la ingeniería criogénica: en lugar de intentar bloquear más calor en todas partes, quizá sea mucho más eficiente descubrir por dónde entra realmente y detenerlo justo allí.
