El almacenamiento de hidrógeno de alta densidad es un desafío para aplicaciones estacionarias y portátiles y sigue siendo un desafío importante para aplicaciones de transporte. Las opciones de almacenamiento disponibles en la actualidad suelen requerir sistemas de gran volumen que almacenen hidrógeno en forma gaseosa. Esto es un problema menor para aplicaciones estacionarias, donde la huella de los tanques de gas comprimido puede ser menos crítica.
Sin embargo, los vehículos propulsados por pilas de combustible requieren suficiente hidrógeno para proporcionar un rango de conducción de más de 300 millas con la capacidad de repostar rápida y fácilmente el vehículo. Si bien algunos vehículos eléctricos ligeros de pila de combustible de hidrógeno (FCEV) que son capaces de esta gama han surgido en el mercado, estos vehículos dependerán del almacenamiento a bordo de gas comprimido utilizando recipientes compuestos de gran volumen y alta presión. Los grandes volúmenes de almacenamiento requeridos pueden tener menos impacto para vehículos más grandes, pero proporcionar suficiente almacenamiento de hidrógeno en todas las plataformas livianas sigue siendo un desafío. La importancia del objetivo de alcance de 300 millas se puede apreciar mirando el gráfico de distribución de ventas por alcance en esta página, que muestra que la mayoría de los vehículos vendidos hoy en día son capaces de superar este mínimo.
En masa, el hidrógeno tiene casi tres veces el contenido de energía de la gasolina: 120 MJ/kg para el hidrógeno frente a 44 MJ / kg para la gasolina. En términos de volumen, sin embargo, la situación se invierte; el hidrógeno líquido tiene una densidad de 8 MJ/L, mientras que la gasolina tiene una densidad de 32 MJ/L, como se muestra en la figura que compara las densidades de energía de los combustibles basados en valores de calentamiento más bajos. Se requerirán capacidades de almacenamiento de hidrógeno a bordo de 5 a 13 kg de hidrógeno para cumplir con el campo de prácticas de toda la gama de plataformas de vehículos ligeros.
Para superar estos desafíos, la FCTO está siguiendo dos vías estratégicas, orientadas a soluciones a corto y largo plazo. La vía a corto plazo se centra en el almacenamiento de gas comprimido, utilizando recipientes a presión avanzados hechos de compuestos reforzados con fibra que son capaces de alcanzar una presión de 700 bar, con un énfasis importante en la reducción de costos del sistema. La vía a largo plazo se centra en (1) el almacenamiento de hidrógeno en frío o crio-comprimido, donde el aumento de la densidad del hidrógeno y los recipientes a presión aislados pueden permitir que se cumplan los objetivos del DOE, y (2) las tecnologías de almacenamiento de hidrógeno basadas en materiales, incluidos los sorbentes, los materiales químicos de almacenamiento de hidrógeno y los hidruros metálicos, con propiedades que tienen potencial para cumplir los objetivos de almacenamiento de hidrógeno del DOE.