El hidrógeno como energía

El hidrógeno gaseoso (H2) es un combustible que podría utilizarse en vez del petróleo y otros combustibles fósiles. Una vez que se produce el hidrógeno gaseoso por el paso de una corriente eléctrica a través del agua, puede almacenarse en tanques a presión elevada y distribuirse por medio de tuberías, para su empleo en viviendas, fábricas o automóviles.

El hidrógeno gaseoso también puede combinarse con ciertos metales para formar compuestos hidrógeno/metal: hidruros (para los químicos, el término “hidruro” generalmente implica que el átomo de hidrógeno ha adquirido carga parcial negativa o carácter aniónico, denotado como H), los cuales pueden calentarse para liberar hidrógeno gaseoso combustible, a medida que se va necesitando en el motor de un automóvil, en un horno o para generar electricidad.

El hidrógeno no es una fuente de energía, excepto en el hipotético contexto de las plantas comerciales de fusión nuclear alimentadas por deuterio o tritio, una tecnología que actualmente se encuentra lejos de ser desarrollada. La energía del Sol proviene de la fusión nuclear del hidrógeno, sin embargo, es un proceso complicado de conseguir en la Tierra.

Por lo tanto, se puede decir que surge como un nuevo “vector energético”, transportador de energía primaria hasta los lugares de consumo.

VENTAJAS DEL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE

• No libera dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y otras partículas inherentes al empleo de combustibles fósiles y podría reducir en gran medida la amenaza de calentamiento del planeta.

• El quemar hidrógeno podría eliminar la mayor parte de la contaminación del agua y del aire causada por la extracción, y el transporte de combustibles fósiles.

• El rendimiento de las pilas de combustible, al no ser máquinas térmicas,   no se limita por el ciclo de Carnot y se puede alcanzar teóricamente el 100%. Únicamente las limitaciones en el aprovechamiento de la energía generada y en los materiales empleados en su construcción impiden alcanzar este valor.

Funcionamiento silencioso. Se ha estimado que el nivel de ruido a 30 metros de una pila de combustible de tamaño medio es únicamente de 55 decibelios. Por ello, podrían usarse pilas de combustible en recintos urbanos.

Las pilas de combustible carecen de partes móviles. La falta de movimiento permite un diseño más simple, una mayor fiabilidad y operatividad y un sistema que es menos propenso a estropearse.

Bajas temperaturas y presiones de operación. Las pilas de combustible dependiendo del tipo de éstas, operan desde 80ºC a más de 1.000ºC. Estos números parecen ser altos, pero tenemos que pensar que la temperatura dentro de los motores de combustión interna puede alcanzar más de 2.300ºC.

El hidrógeno usado en las pilas de combustible puede ser producido a nivel doméstico a través del reformado de gas natural, electrólisis del agua o por una fuente de energía renovable como la eólica, fotovoltaica o hidráulica. La generación de energía a este nivel evita la dependencia de fuentes extranjeras que pueden localizarse en regiones del mundo inestables.

DESVENTAJAS DEL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE

• El principal problema del hidrógeno es que sólo existen cantidades mínimas o trazas del gas en la naturaleza.

Su producción requiere de calor o de electricidad generados por otra fuente de energía, como fisión nuclear, solar o eólica, para descomponer el agua.

Elevado gasto energético para licuar el hidrógeno.

Alto peso de pilas de combustible para los prototipos actuales.

• La producción de algunos componentes, al no efectuarse a gran escala, implica un coste elevado. Se estima que un coche con pila de combustible cuesta un 30% más que uno de gasolina o diesel con prestaciones similares.

Tecnología emergente. Determinados problemas aún no resueltos afectan al funcionamiento de las pilas de combustible, especialmente en lo que respecta a su vida útil, lo que repercute en su comercialización.

• Al tratarse de una tecnología en desarrollo y contar todavía con una baja demanda de unidades, su precio no puede, hoy en día, competir con el de las tecnologías convencionales. Es de esperar que, conforme la demanda se incremente, los precios se vayan equiparando.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE

En principio, una celda de combustible opera como una batería. Genera electricidad combinando hidrógeno y oxígeno electroquímicamente sin ninguna combustión. A diferencia de las baterías, una celda de combustible no se agota ni requiere recarga.

Producirá energía en forma de electricidad y calor mientras se le provea de combustible. El único subproducto que se genera es agua pura.

Una celda de combustible consiste en dos electrodos separados por un electrolito. El oxígeno pasa por un electrodo, y el hidrógeno, por el otro. Cuando el hidrógeno es ionizado pierde un electrón y al ocurrir esto ambos (hidrógeno y electrón) toman diferentes caminos hacia el segundo electrodo. El hidrógeno migra hacia el otro electrodo a través del electrolito mientras que el electrón lo hace a través de un material conductor. Este proceso producirá agua, corriente eléctrica y calor útil. Para generar cantidades utilizables de corriente las celdas de combustibles se asocian en un emparedado de varias capas.

Las celdas de combustible son una familia de tecnologías que usan diferentes electrólitos y que operan a diferentes temperaturas. Cada miembro de esa familia tiende a ser más apropiado para ciertas aplicaciones. Por ejemplo, las celdas de combustible de membrana eléctrica polimérica han demostrado ser apropiadas para su aplicación en automoción, mientras que las celdas de combustible de carbonatos fundidos parecen ser más apropiadas para uso con turbinas a gas.

Las celdas de combustible ofrecen una reducción en el peso y en el tamaño para la misma cantidad de energía disponible respecto a las baterías tradicionales.

Para incrementar la energía en una pila de combustible, simplemente debe introducirse más cantidad de combustible en el dispositivo. Para aumentar la energía de una batería, se deben adicionar más baterías, lo que incrementa el coste, el peso y la complejidad del sistema. Una pila de combustible nunca se agota, mientras haya combustible, continúa produciendo electricidad. Cuando una batería se agota: debe experimentar un largo e inconveniente tiempo de recarga para reemplazar la electricidad gastada. Dependiendo de donde se genere la electricidad, la contaminación, los costes y los problemas en cuanto a la eficiencia se transfieren desde el emplazamiento de las baterías a la planta generadora central.

Fuente:   www.pontealdiaenenergia.com

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