PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO

Central termosolar española PS.10

Hemos visto en anteriores entradas que el hidrógeno se convertirá en la principal forma de transportar energía para lograr la necesaria electrificación del transporte. Pero el hidrógeno no es una fuente de energía, su función es servir de vector energético. De ahí se deduce que el hidrógeno será tan respetuoso con el medio ambiente como lo sea la fuente energética utilizada para su obtención.

Métodos de obtención:

1. Reformado de gas natural con vapor de agua: El hidrógeno se produce en la actualidad casi en su totalidad del gas natural, porque es la forma más económica de fabricarlo, simplemente hay que romper los enlaces de la molécula de metano (CH4) y convertirlo en CO2 y H2 en dos etapas. La primera es la transformación en una mezcla de CO y H2 (gas de síntesis), y la posterior converisión de monóxido a dióxido, aumentando la producción de hidrógeno mediante la reacción de gas de agua
 (CO + H2O =>CO2 + H2). La transformación tiene lugar a elevada presión y temperatura lo que tiene su coste energético. La eficacia global de conversión es del 65%. Este metodo también se puede emplear con las facciones ligeras del petróleo o alcoholes, auqnue aumentado la emisión de CO2 a la atmósfera. En la actualidad el 99% del hidrógeno se produce industrialmente siguiendo los metodos 1 y 2.

2. Gasificación del carbón y facciones pesadas del petróleo: La obtención desde el carbón sería la opción más deseada por los norteamericanos que son la primera potencia mundial en producción y reservas de carbón. Aunque sin duda es la opción ¡menos ecológica! Para lograrlo primero habría que regasificar el carbón. Es decir la obtención de metano mediante la aplicación de calor y vapor de agua (carbón+vapor de agua= metano). Una vez obtenido el metano se sigue el procedimiento que ya expusimos (metano= carbón + hidrógeno). Las reacciones principales son la pirólisis y la oxidación parcial. Este tipo de reacciones tambien son aplicables a la biomasa con lo que las emisiones totales de CO2 se compensan.

3. Procesos termoquímicos: Se basan en la utilización del calor para provocar la disociación del agua en hidrógeno y oxígeno. Aunque un tratamiento purametne térmico resulta inviable pues se necesitan alcanzar temperaturas proximas a los 3000ºC. De todos modos, si queremos evitar el cambio climático y la excesiva dependencia de los combustibles fósiles, tenemos que encontrar un modo alternativo de producción. Las centrales nucleares de IV Generación serán una buena opción ya que al funcionar a temperaturas elevadas (superiores a los 900ºC) facilitan la producción mediante ciclos de reacciones químicas:

Métodos de producción de H2 en centrales nucleares de alta temperatura:

• Sulfur-Iodine, GA, JAERI, Sandia and others
–850oC 2 H2SO4-> 2 SO2 + 2 H2O + O2
–450oC 2 HI-> I2 + H2
–120oC I2 + SO2 + 2 H2O-> 2 HI + H2SO4
Se trata de un proceso cíclico en el que el ácido sulfúrico y el yodo hacen de cataliza- dores, y no se consumen. En el ciclo sólo entra agua y energía y sale hidrógeno y oxígeno.

• UT-3, University of Tokyo
–600oC 2Br2 + 2CaO-> 2CaBr2 + O2
–600oC 3FeBr2 + 4H2O-> Fe3O4 + 6HBr + H2
–750oC CaBr2 + H2O-> CaO + 2HBr
–300oC Fe3O4 + 8HBr-> Br2 + 3FeBr2 + 4H2O
Otro ciclo, semejante al anterior pero utilizando como catalizadores el óxido férrico, la cal y el bromo. Su ventaja sobre el anterior es que puede realizarse con una temperatura más baja, 750 ºC.

Pero las nucleares se enfrentan a muchos problemas y entre ellos, el principal, la aceptación pública.

4. Electrolísis a partir de energías renovables (hidráulica, eólica, fotovoltaica, geotérmica, solar térmica). Es la opción con mejor opinión pública pero con los costes de explotación más caros, tanto que la hace prácticamente inviable. En todos los casos lo que se utiliza es la electricidad obtenida para producir el hidrógeno directamente del agua mediante electrolísis. El rendimiento es muy elevado 65-85% y el hidrógeno así obtenido se encuentra libre de CO2 y de otros gases contaminantes. El problema de la electrolísis es que es muy intensiva energéticamente hablando y necesita de carísimos catalizadores como el platino. Ello subiría el coste del kg de hidrógeno a unos niveles que lo hacen prácticamente inviable desde el punto de vista económico.

Sin embargo entre las energías renovables existe una excepción, la solar térmica de concentración alcanza también temperaturas muy elevadas (semejantes a las de las centrales nucleares de nueva generación), por lo que podrían ser una opción a tener en cuenta. Con una central solar térmica se pueden obtener 175 GWh/km2 al año, con un rendimiento apreciable que se sitúa entre un 20% y un 30%. Eso supone que con una superficie de unos 600.000 km2 se podría generar el hidrógeno necesario para reemplazar al petroleo en el transporte mundial.

Pero hay que tener en cuenta que esa superficie equivale a la extensión de toda la península Ibérica, y que las plantas habría que instalarlas en lugares desérticos conformados por amplias llanuras (de escasa pendiente), para conseguir que fueran rentables. Con el método solar gran parte de nuestro suministro energético seguiría dependiendo de países extranjeros no necesariamente estables o amistosos.

5. Fotoprocesos: Conjuntod de procesos que tiene en común la radiación solar para producir hidrógeno a partir de agua o de biomasa. Las técnicas fotovoltáicas se basan en el ciclo de la fotosíntesis de las plantas, algunas bacterias y algas. El problema que plantean estos métodos son los mismos que tubo que resolver la naturaleza en su momento. La mayor parte de las enzimas capaces de catalizar la disociación del agua se inhiben en presencia de O2. Todos los fotoprocesos, tanto los de origen bioquímico como los fotovoltáicos presentan eficiencias muy bajas, inferiores al 15%.

MERKEL Y LA IGNORANCIA ECOLOGISTA

Centrales nucleares alemanas

Angela Merkel está muy feliz estos días porque va a conseguir cerrar todas las centrales nucleares alemanas hacia el año 2022. Aunque el abandono de la postura pronuclear que hasta hace unos meses había defendido la canciller Angela Merkel tendrá su coste, y no será bajo. Así lo desvela un informe presupuestario del grupo parlamentario de la CDU filtrado por el diario Sddeutsche Zeitung que fija en 40.000 millones de euros el coste total de clausurar las 17 centrales alemanes. Una cifra que se limita al impacto que tendrá la decisión en el erario público pero que no incluye el efecto que puede tener en las empresas del sector energético que algunas voces también empiezan a estimar.

La nueva política energética de Alemania está provocando que las empresas del sector comiencen a tomar iniciativas para contrarrestar la situación. Por ejemplo, la eléctrica RWE ha decidido invertir 5.000 millones de euros para construir un reactor nuclear en Seeland, población holandesa situada a ¡200 kilómetros! de la frontera germana, para producir desde allí con el objetivo de exportar a Berlín. Este negocio se plantea como bastante seguro dada la nueva condición de país importador de energía que ha adquirido Alemania.

Los datos que hizo públicos el pasado mes de abril la Organización Federal de Energía y Agua revelaron que el cierre temporal, que desde hoy es definitivo, de 7 reactores ya había empezado pasar factura a Berlín. Desde el 17 de marzo en que se anunció esta medida preventiva Alemania había doblado la importación de energía nuclear procedente de Francia pasando a ser un país deficitario desde su posición anterior de exportador. Además las exportaciones de electricidad a dos de sus principales clientes como Holanda y Suiza habían disminuido en 120 gigavatios al día.

El cambio de modelo supondrá también un importante coste para el ciudadano que verá como su factura energética se incrementará en un 9%. Además de tener que sufrir un aumento del 9% en la emisión de gases de invernadero a causa del incremento de producción que experimentarán las plantas de gas y carbón. Aunque esa proporción aumentará considereblemente en los próximos años, ya que las nucleares dan cuenta del 23% de la electricidad que consume Alemania en la actualidad. Pero es más que probable que la demanda eléctrica aumente fuertemente en los próximos años, más aún si se considera la necesaria e inevitable electrificación del transporte para compensar la crisis del petroleo.

Con el fin de la opción nuclear veremos la verdadera potencialidad de las energías renovables para suplir las apremiantes necesidades energéticas de un país tan industrializado como el alemán. Sin duda no se pude decir que los alemanes sean mancos a la hora de construir los aparatos tecnológicamente más refinados. Si ellos no son capaces de construir los aerogeneradores, centrales fotovoltáicas y geotérmicas necesarias para abastecerse, nadie lo hará. Por ello podemos tomar la iniciativa alemana como un experimento a gran escala (con toda una nación): si pasados diez años, lo que observamos es un considerable aumento de las centrales de gas natural y de la importación de electricidad desde estados vecinos fuertemente nuclearizados como Francia (76% de su electricidad de origen nuclear), habrá quedado demostrado lo inapropiado de la opción renovable como principal fuente energética.

COHETES DE PLASMA VASIMR

Se empieza a perfilar una nueva generación de cohetes con eficientes motores de plasma eléctrico. Aunque su bajo empuje todavía los reserva para las misiones espaciales que se dirigen hacia los planetas más exteriores del sistema solar. El existo de este tipo de propulsión ya se ha demostrado con misiones como la que realizo la sonda Espacio profundo 1 de la  NASA, la sonda japonesa Hayabusa, o el viaje a la luna realizado por la nave espacial Smart-1 de la ESA.

En los cohetes ordinarios el empuje se genera quemando un combustible químico. Por el contrario, los cohetes eléctricos propulsan las sondas espaciales acelerando nubes de partículas cargadas (materia en estado de plasma), mediante la aplicación de campos eléctricos o electromagnéticos. Como ven la electrificación del transporte alcanza hasta a los ingenios espaciales.

La ventaja de los cohetes eléctricos, es que son capaces de alcanzar velocidades muy superiores a las alcanzadas por los cohetes actuales y además lo consiguen con un consumo de combustible muy moderado, de tan solo una decima parte de lo que consume un cohete normal. Pero los cohetes de plasma seguirán coexistiendo con los antiguos cohetes, porque los sistemas químicos generan un empuje muy elevado de forma casi instantánea lo que facilita la aceleración necesaria para alcanzar la velocidad de escape de la gravedad terrestre.

Eso los convierte en el cohete de elección para los viajes de corto recorrido. Pero en el caso de largas misiones espaciales, como las que se plantean para alcanzar Marte con una tripulación humana, se necesitarían cohetes que sean capaces de alcanzar mayores velocidades, aunque lo logren al cabo de mucho tiempo. El problema de los viajes al espacio profundo reside en que cuanto más lejos se encuentra el hombre del paraguas protector que ofrece el campo electromagnético de nuestra madre Tierra, más rayos solares nocivos atraviesan las paredes de la nave. Una misión espacial que se dilate más de un año podría ser muy peligrosa para la salud de los astronautas, de ahí que se estudien nuevas posibilidades de propulsión como los cohetes de plasma. 

EL plasma propulsante se genera al bombardear un gas neutro (xenón) con los electrones que emite un filamento eléctrico caliente. A continuación se separa del plasma los iones positivos resultantes y se aceleran hacia el exterior mediante un campo eléctrico creado por una alta tensión entre dos electrodos de rejilla. La descarga mecánica de los iones a altísimas velocidades genera empuje en sentido contrario. La potencia consumida en este tipo de motores va de 1 a 7 kw, con lo que consigue velocidades de entre 20 y 50 km/s (la sondas más rápidas hasta el momento, propulsadas por motores cohete convencionales, alcanzaban los 17 km/s y solo gracias a la ayuda de la gravedad de planetas gigantes como Júpiter o Saturno que eran utilizados como hondas). El rendimiento total del motor es muy elevado y puede alcanzar el 80%, eso si, el pero se encuentra en su bajo empuje de 20 a 250 milinewton.

PARÓN EÓLICO EN USA

A este tipo de noticias es a lo que me refería en anteriores post sobre los límites de la energías renovables...



Presa Hoover del Gran Cañón del Colorado



La empresa norteamericana de suministro eléctrico Pácific Northwest va a prescindir de la energía eólica debido a que cuentan con un exceso de energía procedente de las presas hidroeléctricas. Una cálida y húmeda primavera ha supuesto una de las  mayores precipitaciones nunca antes vista en la cabecera del río Columbia.

La necesidad de bajar los niveles de las represas ha supuesto que en la actualidad hay un exceso de suministro eléctrico, para compensarlo se ha procedido a desconectar los generadores eólicos de la red. En palabras de la compañía, "se han visto obligados a parar los aerogeneradores de los estados de Washington y Oregón debido a la falta de capacidad de la red eléctrica norteamericana para transportar el aumento de potencia".

 Los límites de las energías renovables son más difíciles de superar de lo que uno podría pensar a priori. Los Estados Unidos carecen de una red eléctrica moderna e inteligente como la española. De hecho ya han establecido contacto con nuestra industria para poner al día su red. Sin embargo, la energía eólica, con su baja calidad, siempre saldrá perdiendo cuando entre en competencia con otras fuentes energéticas. Los responsables del suministro eléctrico estuvieron barajando la posibilidad de parar diversos tipos de centrales, las térmicas de carbón, las centrales de gas natural o las nucleares, pero al final determinaron que lo menos dañino era desconectar los aerogeneradores.

Cuando la energía renovable irrumpe de forma repentina en cantidades insospechas causa más problemas de suministro que los que elimina. Las energías renovables solo serán un alternativa con pleno potencial de desarrollo y horizontes despejados, cuando se consiga una forma económica y eficiente de almacenar cantidades ingentes de electricidad.

CUESTIÓN DE MAGNITUDES

Átomo de Uranio

Si los historiadores han definido a las diferentes etapas de la evolución social por los materiales que se utilizaban: Edad de piedra, Edad del cobre, Edad del Bronce, Edad del Hierro. Este momento histórico en el que nos encontramos, podría definirse perfectamente como la Edad de los Hidrocarburos o si lo prefieren, el Oleoceno. Y es que todo en la actualidad sale de algún derivado del petróleo y es transportado hasta nuestras manos gracias a él.

¿Qué hizo la economía mundial para defenderse del fuerte incremento de los precios del petróleo de los años 70? Los políticos lo vieron claro, había que diversificar las fuentes de obtención de energía, para disminuir los riesgos de recesión en la economía. De este modo empezaron a florecer en aquella época las centrales nucleares, las centrales térmicas de carbón y las de gas, así como el inicio de las energías renovables, con aumento de las centrales hidroeléctricas y el estudio de las demás renovables como alternativa. La idea de la diversificación era clara, la energía en forma de electricidad que consume la sociedad actual es tan importante que no puede depender de las fluctuaciones en el mercado de petróleo. Gracias a esa estrategia, la cantidad de petróleo que se consume para obtener electricidad es mínima.

Pero si la generación eléctrica esta relativamente a salvo del petróleo, los medios de transporte actuales son totalmente dependientes del oro negro, y eso lo convierte en un factor clave para mantener el comercio y por extensión, a la economía mundial. Cuando defiendo la necesidad de seguir invirtiendo en nuevas centrales nucleares no me baso en su utilidad para producir electricidad, sino en la cada vez más acuciante necesidad de producir hidrógeno a precios económicamente competitivos.

La sociedad actual es una auténtica adicta a la energía y la posibilidad de desengancharnos de ella es impensable. En la actualidad el 35% de la energía primaria que consumimos proviene del petróleo y el 79,5% del total lo conforman combustibles fósiles. Si nos ceñimos a los medios de transporte, la dependencia del petróleo es casi del 100%.

¿De dónde vamos a sacar la energía para compensar ese 79.5% de combustibles fósiles? Si ven el gráfico sectorial del 2010  comprobarán como en el caso español, (que somos uno de los países más avanzados en energía renovables), ya hemos conseguido depender "solo" en un 75.5% de los combustibles fósiles. Y eso lo hemos logrado tras más de treinta años invirtiendo en energías renovables y a costa de aumentar considerablemente la factura de la electricidad debido a las subvenciones a las energías renovables.

Comprueben en ese mismo gráfico la contribución de la energía eólica con miles de aerogeneradores en funcionamiento, o la contribución actual de la energía nuclear, con solo 6 centrales y tras más de 23 años sin construir nueva capacidad. Como dije en el título, es una ¡cuestión de magnitudes!

NUESTRA POSICIÓN EN EL UNIVERSO

STEPHEN HAWKING y DIOS

 El prestigioso científico británico Stephen Hawking, autor de 'Una breve historia del tiempo', cree que la idea del paraíso y de la vida después de la muerte es un "cuento de hadas" de gente que le tiene miedo a la muerte. Así lo ha afirmado en una entrevista en el periódico británico "The Guardian", en la que vuelve a poner énfasis en su rechazo a las creencias religiosas y considera que no hay nada después del momento en que el cerebro deja de funcionar. En su último libro, "El Gran diseño", el astrofísico sostiene que Dios no es necesario para explicar el origen del Universo. "La ciencia predice que distintos tipos de universo serán creados de la nada y de manera espontánea", agregó.

Hawking resalta que su enfermedad -la Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA)- le ha llevado a disfrutar más de la vida a pesar de las dificultades que ello implica, ya que el mal que padece es neuro-degenerativo progresivo y le impide moverse y hablar."He vivido con la perspectiva de una muerte prematura durante los últimos 49 años. No tengo miedo de morir, pero no tengo prisa por morirme. Hay muchas cosas que quiero hacer antes", dijo el científico.

"Yo considero al cerebro como una computadora que dejará de funcionar cuando fallen sus componentes. No existe el cielo o vida después de la muerte para las computadoras que dejan de funcionar. Se trata de un cuento de hadas para la gente que le tiene miedo a la oscuridad", señaló el ex catedrático de Matemáticas Aplicadas y Física Teórica de la Universidad de Cambridge.

Sin duda las palabras de un físico tan eminente siempre son dignas de respeto, pero es propio del pensamiento científico no jurar acatamiento a ningún maestro. Es decir, que lo sano es especular con diferentes teorías y dejar al método científico, a la experimentación y a la naturaleza, elegir cuál es la correcta. ¡O la menos falsa, según se mire! En mi opinión Hawking se precipita al afirmar que la consciencia está ligada exclusivamente al cerebro. Ningún experimento de la neurociencia actual ha demostrado tal afirmación.

En ese sentido he escrito el libro OIRGEN, en el que propongo una teoría tan novedosa como exótica sobre el origen de la percepción humana y de la consciencia. Mi hipótesis de partida es que no hay un más allá de la ciencia pero que quizá, sí que exista un más allá de la  percepción común. Ese simple hecho, la posibilidad de manejar nuestra percepción, implicaría que tenemos que redefinir lo que entendemos por realidad, consciencia o incluso ciencia.

ALMACENAJE DE HIDRÓGENO




La llama producida por la combustión de hidrógeno es practicamente invisible.
Comparar con la llama producida por los dos cohetes de combustible sólido.

 

Hemos comprobado como el hidrógeno junto con las células de combustible son el método ideal de almacenar electricidad en grandes cantidades. Pero aún faltan escollos tecnológicos por salvar. Las células de combustible son caras de fabricar debido al precio del platino y el hidrógeno es sumamente difícil de almacenar. Hay que tener en cuenta que el hidrógeno gaseoso arde al contacto con el oxígeno del aire (basta con una concentración del 4% de H²). Además la reacción de formación de moléculas de agua puede llegar a ser explosiva, aunque es relativamente menos explosivo que el gas natural. También explota de forma violenta al contacto con el cloro y el flúor. Además al arder, la llama suele ser tan tenue que resulta casi invisible al ojo humano, lo que dificulta la detección de una fuga a plena luz del día. Las llamas de los hidrocarburos son fácilmente observables debido a la presencia de distintas moléculas carbono que les dan sus características coloraciones amarillentas, rojizas o azuladas (dependiendo de la temperatura de la llama). Aunque una ventaja de las llamas de hidrógeno es que tienden a ascender hacia la atmósfera a gran velocidad por lo que permanecen breve tiempo a ras de suelo. Pero en cualquier caso hay que tomar grandes precauciones en el manejo del hidrógeno pues aparte de tremendamente inflamable, el hidrógeno a temperatura ambiente es incoloro e inodoro.

Ante todo hay que aclarar que el hidrógeno no es una fuente de energía, como lo puedan ser la gasolina, el gas natural y demás combustibles fósiles. Eso es debido a que el hidrógeno no se pude hallar libremente en la Tierra. Para conseguir hidrógeno tenemos que producirlo y almacenarlo convenientemente, lo que consume energía. Por tanto el hidrógeno hay que considerarlo como un vector energético, una forma de transportar energía que, mediante las células de combustible, convertimos en  la preciada electricidad. Pero su manipulación es tan peligrosa y compleja que convertirlo en un verdadero almacén energético, lo suficientemente práctico como para utilizarlo en nuestra vida diaria, está resultando todo un reto tecnológico.

A presión y temperatura ambiente, este combustible ocupa un volument tres mil veces superior a la cantidad de gasolina necesaria para almacenar el mismo contenido energético. Para su uso en un automóvil con pila de combustible se necesita almacenar de 4 a 5 kg de hidrógeno para lograr autonomías de hasta 800 km (Toyota FCHV). Cinco kilogramos es muy poco peso pero, al ser un gas tan ligero, ocupa un inmenso volumen (próximo a un campo de futbol). La única solución es almacenarlo a gran presión, de tal modo que quepa en unos pocos depósitos bajo el piso del automóvil. Los primeros depósitos que se idearon para almacenar hidrógeno a gran presión llegaban a los 5.000 psi, pero los depósitos más avanzados como los de Quantum Tecnologys alcanzan los 10.000 psi (700 kg/cm²). Piensen que la presión de inflado de los neumáticos de un automóvil ronda los 2.5 kg/cm² y se darán cuenta de la enorme presión de la que estamos hablando.

Depósito de gas H2 a 700 atmósferas de presión

Pero un depósito que soporte tanta presión interna tiene que conseguir soportar el doble de esa presión en su exterior, para cumplir con las normas de seguridad de los crash test. Por lo que al final del proceso tenemos depósitos blindados con múltiples capas que resultan muy grandes, pesados y costosos. La primera capa suele ser una barrera para que no escape el hidrógeno. Los metales adsorben fácilmente las moléculas de hidrógeno por lo que no sirven como primera barrera. Después se utiliza una estructura diseñada para soportar las enormes presiones y que suele estar compuesta por láminas de carbono entrelazadas (con lo que se disminuye el peso total del conjunto). Finalmente se añaden una o más capas que absorben la energía de los impactos para hacer los depósitos más seguros ante un accidente de tráfico o un disparo.

Depósito de H2 líquido

Otra alternativa de almacenamiento es la licuefacción a temperaturas de 253 grados bajo cero. En este caso los depósitos de hidrógeno han de estar aislados térmicamente o regrigerados con nitrógeno líquido. Aún así, las pérdidas por evaporación son de entre 0.1% y 2% al día. Además hay que tener en cuenta que tanto para comprimir el gas hasta las 700 atmósfera como para la licuefacción se necesita gastar gran cantidad de energía, lo que baja el rendimiento total del conjunto. Esto los convierte en prácticamente inviables para el sector del transporte y se investiga en nuevos métodos, como los materiales con capacidad de retener hidrógeno en elevadas concentraciones (hidruros metálicos, hidruros químicos, microesferas de vidrio o nanotubos de carbono). Sin embargo, todas estas técnicas se encuentran en fase de laboratorio, aún lejos de su aplicación industrial o comercial.

AUTOMÓVIL DE HIDRÓGENO: MERCEDES F-CELL

Mercedes Clase B  (F-CELL)

El Mercedes Clase B será uno de los primeros coches de hidrógeno en ser fabricado en serie. Se espera que para 2012 haya más de 70 vehículos de éste tipo circulando por las carreteras de los Estados Unidos. El mercado americano, y en concreto los estados de California y Hawái, tienen desarrolladas la mayores infraestructuras para el reabastecimiento de vehículos de hidrógeno.

Pero los vehículos aún son demasiado caros para su vente en condiciones normales, de ahí que se haya optado por el renting a razón de 849 dólares al mes durante 36 meses. Los afortunados que puedan pagar tal alquiler podrán gozar de la última tecnología de automoción, pues los Clase B F-CELL son vehículos con cero emisiones en su utilización diaria. E incluso pueden llegar a tener cero emisiones a lo largo de toda su vida si el hidrógeno es generado mediante energía nuclear o fuentes renovables.

Los técnicos de mercedes llevan recorridos más de 4.5 millones de kilómetros de pruebas con la anterior generación de células, que van montas sobre un modelo de menor tamaño (el clase A). La idea del renting de los 70 nuevos vehículos es seguir acumulando kilómetros para conseguir una tecnología plenamente madura, competitiva y comercializable hacia la meta del 2015.

La ventaja de los coches de hidrógeno como el clase B es que pueden llenar su depósito en apenas 3 minutos, en una estación de repostaje estándar. Eso contrasta abiertamente con los tiempos de recarga de varias horas de los automóviles eléctricos. Además la autonomía normal de un depósito es superior a la de la mayoría de coches eléctricos pues alcanza los 400 km en condiciones de homologación. Y eso lo consigue con un motor de 136 caballos y 290 Nm de par, con el que se alcanzan los 170 km/h, y acerlera 0-100 en poco más de 11 segundos. Para que se hagan una idea de la mejora de rendimiento que supone el uso de este tipo de vehículos, si en lugar de hidrógeno utilizara gasoil su consumo equivalente sería de tan solo 3,3 litros a los cien kilómetros.

AUTOMÓVIL DE HIDRÓGENO: CÉLULAS DE COMBUSTIBLE

Ya resulta comúnmente aceptado que el único modo de reducir los gases de efecto invernadero y la excesiva dependencia del petróleo pasa por electrificar nuestro transporte. Pero como vimos en el post sobre ELECTRIFICACIÓN DEL TRANSPORTE eso no es una tarea fácil. El problema sigue siendo, cómo conseguir un método económico, ligero y eficiente de almacenar electricidad. Mientras las distintas tecnologías de baterías estan demostrando ser aún inadecuadas para cubrir las necesidades del transporte, hay que buscar otras soluciones.

Volver a utilizar el caballo, como en una ocasión escuche de boca de un ecologista no es una solución ecológica. Los caballos al igual que las vacas expulsan metano como consecuencia de sus procesos de digestión metabólica, y el metano contribuye cuatro veces más que el dióxido de carbono al efecto invernadero. ¿Se imaginan un pestilente mundo con millones de caballos defecando en ciudades como Paris, Nueva York o Madrid?

Una alternativa más realista es el automóvil de hidrógeno. El hidrógeno puede convertirse en electricidad en una célula de combustible, expulsando por el escape tan solo vapor de agua. Esa agua sería tan pura que incluso se podría beber. Las células de combustible tienen unos rendimientos de conversión de hidrógeno a electricidad muy apreciables y dependiendo del tipo ronda el 45%, aunque puede llega hasta el 65%. Si a eso unimos que el rendimiento de un motor eléctrico está en torno al 95 – 99%, el rendimiento total del conjunto es muy elevado. Y más aún si lo comparamos con el que tiene un motor de explosión, que rara vez alcanza el 20%.

Las células de combustible no son más que una serie de membranas semipermeables que permiten la generación de electricidad mediante un proceso electroquímico. La energía eléctrica se genera por oxidación electroquímica del hidrógeno, mediante el paso de iones positivos entre la molécula de hidrógeno y la de oxígeno, eso genera una diferencia de potencial entre los electrodos obteniéndose electricidad. Dependiendo del electrolito se distinguen se distinguen diferentes tipos de células de combustible: membranas de intercambio de protones, disoluciones alcalinas, ácido fosfórico, carbonatos fundidos y óxidos sólidos. Las pilas de combustible suelen operar con voltajes muy bajos que van de los 0,6 a los 0,8 V, mientras que la temperatura de funcionamiento viene determinada por el tipo de electrolito. Las pilas más comunes, de membranas de polímero (PEM) operan a temperaturas comprendidas entre os 60ºC  y los 80ºC, mientras que las pilas de óxidos sólidos necesitan elevadas temperaturas que pueden alcanzar los 1000ºC.

Sin embargo, las células de combustible y el hidrógeno tienen su propia problemática intrínseca que habrá que resolver en los próximos años, antes de que sean comunmente comercializables. Los principales problemas que presenta son su durabilidad y elevado coste. El problema radica en que es necesario el carísimo platino (165 dólares el gramo) para que actue como catalizador en la reacción entre el oxígeno y el hidrógeno en las pilas tipo PEM. Eso eleva por las nubes el coste de cada célula. Muchos equipos de investigación científica se afanan por todo el mundo para tratar de salvar este escollo. ¿Cómo conseguir un catalizador fiable y eficiente que a su vez sea económico? Sin duda el que lo logre habrá conseguido un gran avance para la tecnología, pero también, una patente que vale su peso en oro. ¡Todas las compañías automovilistas del mundo querrán comprarla!

Aunque iré exponiendo en el futuro los avances que se vayan sucediendo en este sentido (todos los meses hay noticias), expongo aquí uno de los últimos. Se trata de un equipo de investigadores de Quebec (Canadá), que ha presentado una fórmula que utiliza hierro insertado dentro de minúsculos poros formados por una estructura de carbono. La sustancia de base férrica logra un rendimiento próximo al 10% del que se consigue con el platino. ¡No es mucho, pero por algo se empieza! Incluso siendo un porcentaje tan bajo, resulta 35 veces superior a otros procedimientos experimentales anteriores.