La energía del hidrógeno se considera la fuente de energía limpia más prometedora del siglo XXI debido a su diversidad de fuentes, características limpias y bajas en carbono, alta flexibilidad y eficiencia, y amplia gama de escenarios de aplicación. Actualmente, la metalurgia del hidrógeno incluye principalmente la fundición rica en hidrógeno en altos hornos y la reducción directa de hidrógeno. En la fundición rica en hidrógeno en altos hornos, se inyectan gases ricos en hidrógeno, como el gas de coquería y el gas natural, en el alto horno. Por cada m³ de gas de coquería inyectado, se pueden ahorrar aproximadamente entre 0,6 y 0,7 kg de coque, lo que reduce significativamente tanto el consumo de coque como las emisiones de carbono.
Las tecnologías clave del nuevo proceso de reducción directa de carbón a gas en hornos de cuba a base de gas incluyen: la preparación y optimización de pellets de oxidación especialmente diseñados para hornos de cuba, la selección racional de tecnologías de gasificación de carbón, el control óptimo de las reacciones de reducción de gases ricos en hidrógeno y el uso eficiente de la energía. Entre los diversos procesos de carbón a gas, el método de lecho fluidizado destaca por su bajo costo de inversión, bajo consumo de oxígeno y alta eficiencia de producción, lo que lo convierte en la opción preferida al considerar las características del equipo, el rendimiento técnico y económico, y la inversión de capital.
En el horno de calentamiento de gas se utilizan tubos de aleación resistentes a altas temperaturas, que permiten calentar el gas purificado a 930 °C, cumpliendo así con los requisitos de temperatura del gas reductor en hornos de cuba a gas. Tras la desempolvamiento, el intercambio de calor, la deshidratación y la presurización, el gas de cabeza del horno de cuba se mezcla con gas crudo desulfurado, se descarboniza, se recalienta y se recircula de nuevo al horno de cuba para permitir su reutilización.
Los métodos de almacenamiento de hidrógeno incluyen principalmente el almacenamiento de hidrógeno gaseoso a alta presión, el almacenamiento de hidrógeno líquido criogénico, el almacenamiento de hidrógeno líquido orgánico y el almacenamiento físico en estado sólido mediante materiales porosos o aleaciones metálicas. Entre estos, el almacenamiento gaseoso a alta presión y el almacenamiento de hidrógeno líquido criogénico son los más utilizados en aplicaciones industriales.
Actualmente, la producción industrial de hidrógeno aún se basa principalmente en métodos petroquímicos, que representan más del 95 % de la producción mundial de hidrógeno. Sin embargo, estos métodos generan cantidades significativas de dióxido de carbono. A corto plazo, es fundamental maximizar el aprovechamiento de los subproductos del hidrógeno industrial y desarrollar adecuadamente gas de síntesis rico en hidrógeno derivado del carbón. Para el desarrollo a largo plazo de la energía del hidrógeno, se requiere una investigación exhaustiva sobre tecnologías escalables, bajas en carbono y de producción de hidrógeno verde que utilicen recursos de biomasa, energía eólica, energía oceánica e hidroeléctrica.
