¿Cuáles son los beneficios de los vehículos propulsados ​​por hidrógeno?

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El Volkswagen Tiguan HyMotion es un ejemplo de un vehículo conceptual impulsado por una celda de combustible de hidrógeno. Vea más fotos de vehículos de combustible alternativo. Volkswagen de América

Cada vez que inyecta gasolina en su automóvil, está agotando ligeramente el suministro mundial de combustibles fósiles. Estos combustibles, que incluyen petróleo y carbón, son los restos condensados ​​de organismos vivos de tiempos prehistóricos. El suministro de estos combustibles es limitado y eventualmente se agotará. Peor aún, gran parte de este suministro de petróleo está controlado por unas pocas naciones bendecidas con una abundancia de petróleo y estas naciones pueden dictar tanto el suministro de petróleo como su precio. Además, la dependencia de los combustibles fósiles por parte de una nación como Estados Unidos complica aún más las ya complejas cuestiones de las relaciones exteriores y la seguridad nacional. Los combustibles fósiles han satisfecho gran parte de las necesidades energéticas del mundo durante varios siglos, pero existe un límite en cuanto a cuánto tiempo pueden seguir haciéndolo en el futuro..

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El universo en el que vivimos está compuesto de aproximadamente un 75 por ciento de hidrógeno, aunque sorprendentemente hay poco hidrógeno puro aquí en la superficie de la Tierra. El gas hidrógeno generalmente existe como H2 moléculas, en las que dos átomos de hidrógeno están unidos. Porque H2 Las moléculas son tan ligeras que el gas hidrógeno no contenido puede flotar fácilmente hasta la parte superior de la atmósfera de la Tierra y escapar al espacio. La mayor parte del hidrógeno a nivel del suelo está ligado en forma molecular con otros elementos, en el agua, por ejemplo, donde el hidrógeno se combina con el oxígeno para formar H2O moléculas.

Hay varios métodos que se pueden utilizar para producir hidrógeno puro a partir de moléculas que contienen hidrógeno. El hidrógeno se puede extraer del gas natural (con mucho el método más común), se puede eliminar del agua mediante electrólisis o se puede producir biológicamente a partir de algas o ciertos tipos de bacterias. Algunos de los métodos más prometedores de producción de hidrógeno aún se están investigando, mientras que otros, como la extracción del gas natural, son de uso común..

En 1970, el químico John Bockris acuñó el término economía de hidrógeno para referirse a un futuro en el que todos los vehículos utilizarían hidrógeno como combustible. Un paso importante en esta dirección ha sido el desarrollo de un dispositivo llamado pila de combustible, que genera electricidad a partir de hidrógeno. Los principales fabricantes de automóviles ya han producido prototipos impulsados ​​por celdas de combustible, el Volkswagen Tiguan HyMotion y el Chevrolet Equinox Fuel Cell SUV son dos ejemplos, y al menos un modelo de producción de celda de combustible de hidrógeno ya está disponible en California, el Honda FCX Clarity..

¿Por qué el impulso de la tecnología del hidrógeno? ¿Es realmente mucho mejor que el consumo de combustibles fósiles? ¿Qué pasa con la economía del hidrógeno? ¿Es posible? Respire hondo y lea la página siguiente.

Contenido
  1. No más contaminación?
  2. No más dependencia del petróleo extranjero?
  3. ¿Es sostenible la economía del hidrógeno??
El tráfico vespertino fluye a lo largo de las calles de Beijing llenas de smog el 14 de julio de 2008. ¿Es posible que los vehículos propulsados ​​por celdas de combustible de hidrógeno reduzcan la contaminación en el aire? FREDERIC J. BROWN / AFP / Getty Images

Uno de los beneficios más importantes de la economía del hidrógeno es que las pilas de combustible no son contaminantes. No se producen emisiones de carbono cuando se genera electricidad en una pila de combustible. Una pila de combustible de hidrógeno produce dos subproductos: calor y agua. Si cada vehículo en la carretera fuera impulsado por una celda de combustible de hidrógeno, las conocidas nubes de smog que se ciernen sobre muchas ciudades de Estados Unidos, la mayoría de las cuales provienen de los gases de escape de los vehículos, desaparecerían en gran medida. Según la Agencia de Protección Ambiental, la mitad de todos los estadounidenses viven en áreas donde hay suficiente contaminación para producir un efecto negativo en la salud humana, por lo que reducir el smog sería un beneficio significativo..

Motores de combustión interna, que queman combustibles derivados del elemento carbón, producir varios subproductos, principalmente dióxido de carbono, agua, y las diminutas partículas de materia a las que nos referimos como Hollín. El hollín, cuando es expulsado al aire que respiran los humanos, puede causar asma, cáncer de pulmón y otras enfermedades. Además, la mayoría de los científicos creen que el aumento de la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera contribuye al calentamiento global, que eventualmente podría causar cambios climáticos dañinos en gran parte de nuestro planeta..

La conversión de motores de combustión interna a fuentes de combustible no contaminantes como el hidrógeno será importante para reducir estos problemas en el 21S t siglo. Pero con más de 130 millones de vehículos propulsados ​​por gasolina en las carreteras en la actualidad, es poco probable que los autos de celda de combustible hagan una diferencia suficiente en el futuro cercano como para producir mejoras ambientales significativas. Se estima que los primeros autos con celda de combustible costarán al menos $ 100,000, lo que los pondrá fuera del alcance del conductor común. Otro punto a destacar es que la infraestructura necesaria para que estos coches sean prácticos, incluidas las plantas de producción de hidrógeno y las estaciones de servicio, todavía no está disponible. Algunos observadores creen que, a corto plazo, los cambios ambientales se producirán mediante el uso combinado de automóviles de hidrógeno y otros tipos de vehículos, incluidos los automóviles eléctricos que funcionan con baterías y los automóviles que utilizan otras formas alternativas de combustible..

La contaminación atmosférica existente no desaparecerá pronto. El hollín sale de la atmósfera en cuestión de semanas o meses, pero el dióxido de carbono permanece durante un tiempo considerablemente más largo. Incluso si todas las fuentes de emisiones de carbono fueran eliminadas hoy, aún podrían pasar décadas para que los niveles de carbono atmosférico vuelvan a la normalidad. Además, los automóviles son solo una fuente de emisiones de carbono. Otras, como las centrales eléctricas de carbón, también tendrían que reducirse considerablemente para evitar el calentamiento global..

Eficiencia de hidrógeno

Otra gran ventaja de una pila de combustible de hidrógeno es su eficiencia. Un motor de combustión interna utiliza menos del 20 por ciento de la energía química de la gasolina, lo que lo convierte en un proceso relativamente ineficiente. Una celda de combustible, por el contrario, es considerablemente más eficiente y utiliza aproximadamente el 60 por ciento de la energía disponible en hidrógeno..

Un nuevo vehículo impulsado por hidrógeno de Nissan se exhibe durante un evento Hydrogen Ride and Drive en el Liberty Science Center el 13 de agosto de 2008 en Jersey City, N. J. Spencer Platt / Getty Images

Más de la mitad del aceite que se utiliza en Estados Unidos se importa de otros países. Esto tiene un impacto significativo en la economía de los EE. UU. Dos tercios de este petróleo importado se utilizan para el transporte. Debido a que tanto petróleo proviene de fuera de los Estados Unidos, los cambios en los precios y la oferta están en gran medida fuera de nuestro control. Gran parte del petróleo proviene de regiones políticamente inestables del Medio Oriente. Los intentos de liberar a Estados Unidos de la dependencia del petróleo de Oriente Medio se remontan a la década de 1970; sin embargo, la cantidad de petróleo importado ha aumentado desde entonces. Además, la preocupación por la dependencia del petróleo de EE. UU. Ha aumentado aún más después de los eventos terroristas del 11 de septiembre de 2001..

Otro problema con nuestra dependencia del petróleo es que el aumento de los precios del petróleo tiene un efecto en toda la economía de los Estados Unidos, aumentando el precio de casi cualquier producto que use petróleo en su fabricación o que requiera petróleo para llegar al mercado. Los precios del petróleo han aumentado drásticamente en los últimos años, con el precio de la gasolina y el combustible diesel en el rango de $ 4 a $ 5 por galón durante 2008.

¿Será el hidrógeno más barato que la gasolina? El Departamento de Energía de EE. UU. Estima que las pilas de combustible de la generación actual producen electricidad a un precio de aproximadamente 225 dólares por kilovatio. Desafortunadamente, los precios deberán bajar a alrededor de $ 30 por kilovatio antes de que el hidrógeno sea competitivo con la gasolina como combustible; sin embargo, el Consejo Nacional de Investigación predice que el costo del hidrógeno en sí, medido por milla, pronto podría ser hasta un 50 por ciento más bajo que el costo actual de la gasolina. Obviamente, esta ventaja seguirá aumentando de manera constante a medida que suba el precio del gas. La eficiencia con la que el hidrógeno se convierte en electricidad también le da una ventaja sustancial..

¿Pueden los vehículos de hidrógeno ayudar a acabar con nuestra adicción al aceite? Los vehículos de hidrógeno ayudarán a reducir esta dependencia, pero probablemente pasarán décadas antes de que se utilicen a diario suficientes vehículos de hidrógeno para marcar una diferencia significativa en las importaciones de petróleo. Sin embargo, a largo plazo, el impacto de los coches de hidrógeno podría ser considerable..

Los autos de hidrógeno no son solo los autos del futuro; varios vehículos de celda de combustible (o FCV) están en la carretera en este momento:

  • El Honda FCX Clarity: Este es el único vehículo de pila de combustible que puede ser arrendado por particulares, pero solo en partes de California donde están instaladas estaciones de servicio de hidrógeno. Honda cobra $ 600 por mes por un arrendamiento de FCX. El primer FCX se entregó a una familia de California el 25 de julio de 2008.
  • SUV de pila de combustible Chevrolet Equinox: Flotas de SUV Equinox con pilas de combustible han estado recorriendo California, Nueva York y Washington, DC, para demostrar la tecnología. Este vehículo no está actualmente disponible para alquiler o compra..
  • Volkswagen Tiguan HyMotion: Al igual que Chevrolet, Volkswagen no está listo para vender o arrendar este vehículo, pero el HyMotion fue parte de un National Hydrogen Road Tour que se realizó desde Portland, Maine, hasta Los Ángeles, California..
  • BMW Hydrogen 7: Aunque aún no está disponible para el público en general, BMW ha estado entregando este vehículo a celebridades, comenzando con el actor Will Ferrell, por períodos prolongados de uso..
Tiene una población de menos de 300.000 personas, sin embargo, Reykjavik, Islandia, se está posicionando para convertirse en la primera economía sostenible del hidrógeno del mundo. Arctic-Images / Getty Images

Si la economía del hidrógeno va a proporcionar a los Estados Unidos un futuro libre de contaminación y dependencia del petróleo extranjero, debe ser sostenible. Es decir, debe poder mantenerse al día con el aumento del crecimiento de la población, el mayor uso de tecnología hambrienta de energía, los cambios en la política y los cambios en las actitudes de las personas hacia el medio ambiente y hacia el bienestar de las generaciones futuras. Se ha estimado que las necesidades energéticas mundiales se duplicarán para el año 2050. Es poco probable que la rápida disminución de los suministros de combustibles fósiles pueda satisfacer esta demanda, por lo que los nuevos recursos energéticos serán cruciales.

Uno de los principales obstáculos para una economía sostenible del hidrógeno es que los métodos que se utilizan actualmente para extraer hidrógeno de moléculas más grandes dependen de la electricidad, y que la electricidad se genera en gran medida mediante métodos que generan contaminación. Si la extracción de hidrógeno se realiza utilizando electricidad de una planta de energía impulsada por carbón, no importa que la celda de combustible no contamine porque la contaminación ocurrió cuando se extrajo el hidrógeno. Para que el hidrógeno sea una verdadera fuente de energía no contaminante, la electricidad utilizada para extraer el hidrógeno deberá producirse mediante un método no contaminante como la energía solar. En la actualidad, este no suele ser el caso, por lo que una economía del hidrógeno verdaderamente sostenible requerirá cambios sustanciales en la generación de energía..

El almacenamiento también es un problema. El combustible de hidrógeno se almacena en forma líquida comprimida y, con el tiempo, parte de él se escapa por evaporación. Si un automóvil de hidrógeno no se conduce con regularidad, las pérdidas por evaporación aumentarán considerablemente el gasto total del combustible. Y comprimir hidrógeno líquido a un volumen que se pueda transportar en un automóvil también requiere una gran cantidad de energía, y esa energía puede haberse generado utilizando métodos que causan contaminación..

Algunos expertos creen que las mejoras en la producción y el almacenamiento de hidrógeno conducirán a una economía sostenible del hidrógeno en 15 a 30 años. Sin embargo, la idea de una economía del hidrógeno tiene sus oponentes, muchos de los cuales creen que tal economía nunca podrá ser sostenible y que nuestros recursos se utilizarían mejor explorando otras formas de generación de energía. Pueden pasar años antes de que quede claro si el hidrógeno es realmente el combustible del futuro.

Para obtener más información sobre el hidrógeno, las pilas de combustible y otros temas relacionados, siga los enlaces de la página siguiente..

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Más enlaces geniales

  • Fueleconomy.gov
  • Pilas de combustible 2000
  • Estrella nueva
  • Honda FCX Claridad
  • Departamento de Energía de EE. UU.

Fuentes

  • Bossel, Ulf y Eliasson, Baldur. "Energía y Economía del Hidrógeno". 8 de enero de 2003. http://www.methanol.org/pdf/HydrogenEconomyReport2003.pdf
  • Carseek. "Tecnología de vehículos de pila de combustible de hidrógeno". http://www.carseek.com/articles/hydrogen-fuel-cell-car.html
  • Clayton, Mark. "Llamada creciente: recortar las importaciones de petróleo de Estados Unidos". El Monitor de la Ciencia Cristiana. 5 de mayo de 2005. http://www.csmonitor.com/2005/0505/p01s04-usfp.html
  • Friedemann, Alice. "La economía del hidrógeno - Energía y agujero negro económico". Cambio de cultura. Septiembre de 2004. (22 de agosto de 2008) http://www.culturechange.org/alt_energy.htm
  • Gizmag. "Honda se prepara para lanzar un coche de pila de combustible de hidrógeno y una estación de servicio doméstica". (22 de agosto de 2008) http://www.gizmag.com/honda-fuel-cell-fcx/8394/
  • Hall, Kevin G. "La independencia petrolera es posible, pero ¿Estados Unidos realmente la quiere?" Milwaukee Journal Sentinel. 4 de marzo de 2006. http://www.jsonline.com/story/index.aspx?id=405957
  • Huffman, Mark. "Los coches de pila de combustible de hidrógeno traen esperanza, si no alivio". Asuntos del Consumidor. 25 de junio de 2008. http://www.consumeraffairs.com/news04/2008/06/fuel_cell.html
  • Llanos, Miguel. "Coches de hidrógeno listos para rodar, por un precio". MSNBC. 23 de junio de 2004. http://www.msnbc.msn.com/id/4563676/
  • Sinha, Vandana. "Volkswagen sale a la carretera con un coche de pila de combustible de hidrógeno". Washington Business Journal. 11 de agosto de 2008. http://www.bizjournals.com/washington/stories/2008/08/11/daily14.html? ana = from_rss
  • Vergano, Dan. "Hasta ahora, los coches propulsados ​​por hidrógeno son combustible para pensamientos futuros". EE.UU. HOY EN DÍA. 21 de julio de 2008. http://www.usatoday.com/tech/science/columnist/vergano/2008-07-20-rogen-cars_N.htm



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