¿Cómo nos moveremos en el futuro? ¿Qué podría suceder al petróleo crudo y al gas natural? Ya existe una opción. Tiene tres veces la densidad energética de la gasolina. Está disponible en grandes cantidades, de hecho, hay incluso alrededor de 7 kilos en cada uno de nosotros y tiene un bajo impacto ambiental; El hidrógeno podría ser el socio ideal para un futuro más verde. Hoy en día, el hidrógeno ya está impulsando a la sociedad y tiene el potencial de dar forma a un futuro mucho más verde.
La UE y los países del G8 han acordado que el futuro exige una política climática más estricta y se han comprometido a tener emisiones de co2 para 2050. En este período de tiempo, el número de automóviles privados en todo el mundo se duplicará con creces a 2.5 millones, por lo que la demanda de energía seguirá aumentando. mientras que los combustibles fósiles disminuyen. El mundo no puede simplemente continuar como antes.
El hidrógeno es una fuente de combustible limpia y se quema sin producir gases de efecto invernadero ni otros gases de escape nocivos. Una solución sostenible al cambio climático es extraer el carbono de los combustibles y propulsores, reduciendo así los gases de efecto invernadero liberados durante la combustión. El hidrógeno, como fuente de combustible, es una excelente solución. Se puede convertir en energía electroquímicamente en la pila de combustible, esto, a su vez, tendrá el resultado de asegurar un transporte absolutamente libre de co2.
Hidrógeno y su omnipresencia.
El hidrógeno fue descubierto por primera vez en 1766 por un científico británico llamado Henery Cavendish. Por pura casualidad, descubrió que el agua se compone de hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno proviene del latín Hydrogenium, que literalmente significa hacer agua. Es el primer elemento de la tabla periódica y no en vano. Ningún otro elemento es más ligero que el hidrógeno y ningún otro elemento es más abundante [en el universo. El hidrógeno es pura energía. Quizás el mejor ejemplo es el Sol, el 92.1% del cual es hidrógeno. Aquí en la Tierra, las probabilidades son un poco diferentes, ya que el hidrógeno solo prevalece químicamente unido en las moléculas, y para producir hidrógeno puro, es necesario extraer el hidrógeno de la molécula respectiva. Una forma de hacer esto es con la electrólisis, donde se usa electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, pero esto requiere una gran cantidad de energía.
Sin embargo, hay hidrógeno asequible en el mercado gracias al reformado con vapor. Se introduce vapor de agua en combustibles fósiles como el gas natural y se calienta a 830 grados centígrados. Luego, la mezcla se pasa a través de filtros cada vez más finos hasta que solo queda hidrógeno puro. Actualmente, esta es una de las formas más eficientes de generar hidrógeno. Pero este proceso todavía utiliza nuestros combustibles fósiles viejos y limitados. Los científicos están mirando más allá del uso de enfoques no renovables, como sacar hidrógeno precioso del agua y reducir la energía necesaria para generar hidrógeno sería un gran avance, como aprovechar el poder del sol.
Combustibles de hidrógeno transformando la industria.
Antes del brote sin precedentes de COVID-19, Japón estaba listo para llevar un ejemplo innovador de sostenibilidad ante todo el mundo al encender la antorcha olímpica de Tokio durante el Relé evento y ceremonia de iluminación del caldero olímpico mediante el uso de combustible de hidrógeno. Hay muchas aplicaciones más allá de los eventos deportivos que están abiertas a esta fuente de energía limpia y libre de carbono.
Aplicaciones automotrices
Uno de los usos más prometedores de las pilas de combustible de hidrógeno es la industria del automóvil. Varios de los principales actores de la industria, incluidos BMW y Toyota, ya han revelado planes para desarrollar flotas de automóviles propulsados por hidrógeno, ya que la fuente de combustible parece preparada para ofrecer una solución adicional y sostenible a la energía eléctrica.
Los vehículos eléctricos se consideran una forma fundamental de reducir las emisiones y la contaminación atmosférica del transporte por carretera. Sin embargo, acelerar la absorción de energía eléctrica podría generar el riesgo de agregar presión a la red, por lo que es vital que los vehículos se recarguen en el momento adecuado del día.
Las pilas de combustible podrían ofrecer una alternativa. Como los autos de hidrógeno producen electricidad por sí mismos, el vehículo no recibe su energía de una batería incorporada que necesita ser cargada desde una fuente de energía externa. Al igual que otros coches eléctricos, los vehículos de hidrógeno también pueden recuperar la energía de frenado, ya que los motores eléctricos vuelven a convertir la energía cinética en energía eléctrica que se alimenta a la batería de respaldo.
Hyundai fue la primera empresa automovilística en fabricar una pila de combustible producida en masa en 2013 y estaba lista para tener una autonomía de unas 300 millas con una velocidad máxima de 100 millas por hora. Las empresas japonesas han apostado por las pilas de combustible para su uso en vehículos (FCEV). A veces, hasta el extremo, pero el costo está bajando a medida que la tecnología se acerca a la producción en masa.
Las celdas de combustible de hidrógeno pueden tener más sentido para vehículos más pesados que viajan a distancias más largas como autobuses, camiones y trenes. Por ejemplo, en 2016 en los EE. UU., Había 12000 carretillas elevadoras con pilas de combustible de hidrógeno. Además del transporte por carretera y ferroviario, Airbus cuenta con hidrógeno verde para impulsar sus aviones de cero emisiones para 2030.
Si bien la idea de hacer que todo sea eléctrico parece redundante para la mayoría de los investigadores y científicos, el hidrógeno verde puede funcionar como un cable de extensión para la energía renovable. Y además, el H2 verde se puede almacenar, por lo que se puede utilizar para compensar la intermitencia de la energía renovable. Esto tiene mucho sentido, ya que nos brinda flexibilidad y una red más resistente cuando se usa en combinación con fuentes de energía renovables. Es por eso que este combustible limpio puede ser estratégico a medida que limpiamos diferentes sectores como la calefacción y otras aplicaciones que dependen de los combustibles fósiles.
Capacidad de portabilidad
Si bien los dispositivos inteligentes son cada vez más avanzados, todavía están limitados por la energía. Las empresas de tecnología y automóviles son muy conscientes de las restricciones de las baterías de iones de litio y, si bien los chips y los sistemas operativos se están volviendo más eficientes para ahorrar energía, todavía estamos viendo solo uno o dos días de duración de la batería.
Las pilas de combustible H2 pueden alimentar cualquier dispositivo portátil que utilice baterías. A diferencia de una batería típica, la pila de combustible de hidrógeno sigue produciendo energía con el suministro continuo de combustible. Esta capacidad les permite alimentar una variedad de dispositivos, incluidos teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y audífonos.
En el sector de la defensa, la tecnología de pilas de combustible tiene el potencial de triplicar el tiempo de vuelo de los drones o reducir el peso de los paquetes de baterías que llevan los soldados en el campo de alrededor de 15 kilogramos a solo uno o dos kilogramos. En medio de una zona de desastre, estos beneficios podrían revolucionar la forma en que los equipos de emergencia y el personal militar responden a una situación.
Países que están en Pole Position en la carrera H2
Australia es quizás el lugar favorito de energía renovable del mundo. Australia está desarrollando un proyecto de 5 gigavatios para producir hidrógeno verde para exportar a países asiáticos. El mega electrolizador funcionará con una combinación de energía solar y eólica y utilizará agua desalinizada extraída del océano.
El Reino Unido planea utilizar su energía eólica marina para una capacidad de producción de hidrógeno de 5 GW para 2030.
Green H2 también está inspirando una visión para ciudades futuristas. Al igual que el Neom de Arabia Saudita, un proyecto urbano de 500 millones de dólares, cuya demanda de energía provendrá del hidrógeno renovable.
China planea dar forma a Wuhan como una ciudad de hidrógeno, que tendrá hasta 100 estaciones de servicio para 2025.
Producir hidrógeno verde y reducir el calentamiento global podrían ser las dos caras de la misma moneda.
Investigadores surcoreanos han desarrollado un catalizador hecho de materiales baratos como el magnesio para convertir los dos peores gases de efecto invernadero, co2 y ch4, en hidrógeno. Su proceso respetuoso con el clima se llama reformación en seco.
Otra solución económica pero eficiente viene de Japón. La Universidad de Tokio hizo hidrógeno a partir de luz, desechos orgánicos y un catalizador hecho de óxido y produjo 25 veces más con este método que con los métodos convencionales.
La temperatura media de la superficie del planeta ha aumentado casi un grado Celsius desde finales del siglo XIX, impulsada por un aumento de las emisiones de dióxido de carbono (CO19).
Encontrar alternativas a las fuentes de combustible intensivas en carbono es fundamental para el futuro de nuestro mundo, y los ingenieros deben demostrar un compromiso con la innovación y la resolución de problemas para hacer el cambio que impulsará una mayor sostenible, futuro.
Mayank Vashisht | Periodista de tecnología | ELE Times