072012
La mentira del hidrógeno
El fin del petróleo la era del petróleo es una realidad. Con ello, un buen número de fabricantes han propuesto distintas tecnologías para cubrir esta carencia, que es especialmente acusada en el sector automovilístico. Una de estas tecnologías, de la que mucho se ha venido a hablar (pero pocas cosas claras se dicen), es el hidrógeno. Pero,
¿Cuales son las verdades y mentiras del hidrógeno?
El hidrógeno es un elemento químico representado por el símbolo H. En condiciones normales de presión y temperatura, es un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro, insípido, no metálico. El hidrógeno es altamente inflamable, debido a su enorme tendencia para combinarse con oxígeno para formar agua (H2O), motivo por el cuál el hidrógeno es casi inexistente en la atmósfera, existiendo la mayor parte en forma de agua.
La idea es emplear esta energía química para realizar un trabajo. Una célula de combustible es un dispositivo de conversión de energía electro químico. Es decir, es un generador que combina hidrógeno y oxígeno para obtener energía eléctrica. El único subproducto de esta reacción energía y agua, por lo que aparentemente es la panacea de la generación de energía.
La gran mentira del hidrógeno es considerarlo una fuente de energía. Esto no es correcto, dado que como hemos comentado el hidrógeno no existe en la Tierra en forma natural. Por el contrario es unvector energético, es decir, una forma de almacenar energía, igual que una batería eléctrica. Por tanto no evita que tengamos que generar esa energía mediante combustibles fósiles, energía nuclear, o energías renovables. El problema de la generación de energía sigue ahí, acrecentado por tener que abastecer al parque de vehículos mundial. El hidrógeno no soluciona el problema, no aporta nada nuevo al tapete de juego.
Por si no fuera suficiente, el problema es aún más grave. Supongamos que obtenemos hidrógeno por descomposición de agua, mediante una fuente energética. Este hidrógeno, lo combinamos en un vehículo para generar energía. En virtud de lo que nos dictan las leyes de la termodinámica, la energía obtenida es inferior siempre a la empleada para la descomposición del agua en hidrógeno. En definitiva, hemos perdido energía. ¿Cuanta? Pues aproximadamente el 50% en la carga, y 50% en la descarga, es decir, un 75% de la energía. Es mucho más eficiente empler la electricidad directamente en un motor eléctrico. Por otro lado, también puede obtenerse el hidrógeno de combustibles fósiles pero, una vez más, es más eficiente realizar la combustión directamente. El hidrógeno se convierte así en un paso innecesario que aumenta la ineficiencia global del sistema.
Dado que ha quedado claro que no es una fuente de energía, ¿como se comporta como forma de almacenar energía?
- Las baterías de litio disponen de un rendimiento global de ciclo de 90%. Esto significa que para emplear 6 kWh, sería necesario emplear 6,6 kWh, frente a los 25kWh necesarios usando hidrógeno como almacenamiento.
- El hidrógeno, en comparación con los hidrocarburos (como la gasolina o el propano), es mucho más difícil de almacenar. Su baja densidad hace que requiere de un tanque más grande y pesado para ser almacenado para almacenar la misma cantidad de energía. La sencillez molecular del hidrógeno hace que sea capaz de atravesar la mayoría de los materiales por mecanismo de difusión.
- Incrementar la presión mejora el volumen por densidad haciendo los tanques más pequeños pero, en cualquier caso, más pesados que sus equivalentes en de hidrocarburos. Además obtener hidrógeno comprimido requiere energía para usar el compresor, lo que implica disipada en el ciclo.
- Alternativamente el hidrógeno puede almacenarse de forma líquida. Sin embargo el hidrógeno líquido requiere almacenamiento criogénico y éste hierve alrededor de los –252.882 °C. Por lo tanto su licuefacción requiere una gran disipación de energía porque requiere un alto aporte energético para enfriarlo a esa temperatura. Los tanques también deben estar bien aislados para prevenir evaporación. Los tanques con aislante térmico suelen ser caros y delicados. Asumiendo que todo eso sea resuelto el problema de la densidad sigue. El hidrógeno líquido tiene peor densidad por volumen que los combustibles de hidrocarburo de aproximadamente 4 a 1. Estos son los principales puntos sobre el problema de densidad del hidrógeno puro: Hay alrededor de 64% mas hidrógeno en un litro de gasolina (116 gramos) que en un litro de hidrógeno liquido puro (71 gramos). El carbón en la gasolina también contribuye a la combustión de energía.
- La mejor forma de almacenar hidrógeno sea, posiblemente, capturada por algún tipo de material. Se está investigando en estos aspectos.
Por lo tanto, es obvio que el hidrógeno no es la panacea que nos pintan. Por el contrario es simplemente una tecnología más, que deberá desarrollarse durante futuros años, pero que no podrá sustituir fácilmente las ventajas del petróleo.
Para finalizar, unas citas de expertos en el tema.
“Llevo más de treinta años fabricando motores, y le puedo asegurar que los motores de hidrógeno son económicamente inviables.” Dieter Zetsche presidente de Mercedes(doctorado en ingeniería eléctrica y elegido en 2006 por Time Magazine como uno de los 100 hombres más influyentes del planeta)
“El hidrógeno no es un combustible natural. Hay que producirlo, y hasta la fecha es muy costoso. No resultará viable en un plazo previsible, y energéticamente es un desastre, porque producir el hidrógeno cuesta más energía de la que luego da.” José María López, subdirector del Instituto de Investigación del Automóvil de la Universidad Politécnica de Madrid
“Sólo del 20% al 25% de la energía utilizada como fuente para sintetizar hidrógeno a partir de compuestos naturales puede recuperarse después para su uso final en células de combustible. Como las leyes de la física no pueden cambiarse con políticas o inversiones, la economía del hidrógeno nunca tendrá sentido.” Ulf Bossel, European Fuel Cell Forum
fuente http://www.luisllamas.es/2012/02/la-mentira-del-hidrogeno/#.UMHLC-TEsb8
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bueno hay opiniones para todos los gustos como colores pero lo cierto es que hay q encontrar alguna alternativa a los fosiles y a la energia nuclear os dejo un articulo:
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El proceso de producción de energía es escalable, económico y utiliza el etanol, un material renovable
Obtienen hidrógeno, como fuente de energía, a partir de etanol y luz solar
Un equipo de investigadores de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), la University of Aberdeen (Escocia) y la Universidad de Auckland (Nueva Zelanda) han conseguido producir hidrógeno, como fuente de energía, a partir de etanol y luz solar. Los resultados del proyecto se publican esta semana en la revista científica 'Nature Chemistry'.
16/05/2011
Jordi Llorca, director del Instituto de Técnicas Energéticas e investigador delCentro de Investigación en NanoEnginyeria de la UPC, es uno de los autores del trabajo. En el marco de la investigación, se ha desarrollado un fotocatalizador en polvo que facilita y abarata el proceso de producción de hidrógeno, puesto que se hace a temperatura y presión ambiente, totalmente escalable. Esta investigación constituye un gran paso para utilizar el hidrógeno como alternativa a los combustibles fósiles.
El fotocatalitzador sólido se inserta en un recipiente con etanol y se expone a luz ultravioleta con agitación, simulando la parte más energética del espectro solar. Este dispositivo contiene un semiconductor de dióxido de titanio que, en contacto con la luz del sol, genera electrones que son capturados por nanopartículas metálicas de oro. Estas nanopartículas reaccionan con las moléculas de alcohol para producir el hidrógeno. Llorca señala que “la estructura del semiconductor y el contacto con las nanopartículas son primordiales en el diseño del fotocatalitzador”.
La cantidad de hidrógeno que se puede producir y de energía que se puede generar depende de la cantidad de catalizador que se utiliza y del área expuesta a la radiación solar. Los investigadores han obtenido hasta 5 litros de hidrógeno por kilogramo de catalizador en un minuto. Si ponemos 9 kg de este nuevo catalizador en un depósito de etanol, lo exponemos a la luz solar y, con el hidrógeno generado, alimentamos una pila de combustible, obtendremos una potencia eléctrica de 3 kW, similar a la que dispone un hogar.
Llorca prevé empezar pronto a diseñar reactores optimizados para aplicaciones reales, como por ejemplo proveer de electricidad una vivienda. Considera que este “es un paso importante para introducir el hidrógeno como vector energético y liberarnos progresivamente de la dependencia de los combustibles fósiles”. El hidrógeno tiene la ventaja sobre la electricidad que se puede almacenar.
En cambio, los investigadores proponen usar el etanol, que es un recurso renovable y económico. Se obtiene fácilmente a partir de residuos forestales y desechos agrícolas: de cada 100 gramos de glucosa se obtienen unos 50 gramos de etanol.
Además, el fotocatalitzador desarrollado es mucho más barato y sencillo que los materiales empleados en el proceso con agua, puesto que se basa en el uso de partículas de oro con una medida muy reducida, de 2 a 12 nanómetros (1 metro = 1 millón de nanómetros). Estas nanopartículas sirven para capturar los electrones libres que se generan cuando el óxido de titanio, que se usa como base de apoyo, entra en contacto con la luz solar.
En el transcurso de este proceso que se basa en la energía solar, el equipo también ha descubierto que la medida de las nanopartículas de oro no tiene ninguna influencia en la producción de hidrógeno, a diferencia de lo que pasa en los procesos más comunes, en los cuales el polvo catalizador, para su funcionamiento, tiene que ser calentado a la temperatura de reacción (normalmente más de 500 grados C) y, por lo tanto, tiene un coste energético.
Por otro lado, al trabajar en temperatura y presión ambientes el catalizador no se echa a perder, cosa que aumenta la durabilidad.
Los resultados del proyecto se publican esta semana en la revista científica Nature Chemistry, bajo el título ‘The effect of gold loading and particle size on photocatalytic hydrogen production from ethanol over Ave/TiO2 nanoparticles’.
El fotocatalitzador sólido se inserta en un recipiente con etanol y se expone a luz ultravioleta con agitación, simulando la parte más energética del espectro solar. Este dispositivo contiene un semiconductor de dióxido de titanio que, en contacto con la luz del sol, genera electrones que son capturados por nanopartículas metálicas de oro. Estas nanopartículas reaccionan con las moléculas de alcohol para producir el hidrógeno. Llorca señala que “la estructura del semiconductor y el contacto con las nanopartículas son primordiales en el diseño del fotocatalitzador”.
La cantidad de hidrógeno que se puede producir y de energía que se puede generar depende de la cantidad de catalizador que se utiliza y del área expuesta a la radiación solar. Los investigadores han obtenido hasta 5 litros de hidrógeno por kilogramo de catalizador en un minuto. Si ponemos 9 kg de este nuevo catalizador en un depósito de etanol, lo exponemos a la luz solar y, con el hidrógeno generado, alimentamos una pila de combustible, obtendremos una potencia eléctrica de 3 kW, similar a la que dispone un hogar.
Llorca prevé empezar pronto a diseñar reactores optimizados para aplicaciones reales, como por ejemplo proveer de electricidad una vivienda. Considera que este “es un paso importante para introducir el hidrógeno como vector energético y liberarnos progresivamente de la dependencia de los combustibles fósiles”. El hidrógeno tiene la ventaja sobre la electricidad que se puede almacenar.
Proceso económico con recursos renovables
Hasta ahora, la obtención de hidrógeno a partir de la luz solar se había basado, en la mayoría de los casos, en la utilización de agua. Pero, a pesar de la abundancia y el bajo precio del agua, los rendimientos generados hasta el momento con esta técnica son muy bajos y el precio de los materiales necesarios en el proceso de producción demasiado elevado.En cambio, los investigadores proponen usar el etanol, que es un recurso renovable y económico. Se obtiene fácilmente a partir de residuos forestales y desechos agrícolas: de cada 100 gramos de glucosa se obtienen unos 50 gramos de etanol.
Además, el fotocatalitzador desarrollado es mucho más barato y sencillo que los materiales empleados en el proceso con agua, puesto que se basa en el uso de partículas de oro con una medida muy reducida, de 2 a 12 nanómetros (1 metro = 1 millón de nanómetros). Estas nanopartículas sirven para capturar los electrones libres que se generan cuando el óxido de titanio, que se usa como base de apoyo, entra en contacto con la luz solar.
En el transcurso de este proceso que se basa en la energía solar, el equipo también ha descubierto que la medida de las nanopartículas de oro no tiene ninguna influencia en la producción de hidrógeno, a diferencia de lo que pasa en los procesos más comunes, en los cuales el polvo catalizador, para su funcionamiento, tiene que ser calentado a la temperatura de reacción (normalmente más de 500 grados C) y, por lo tanto, tiene un coste energético.
Por otro lado, al trabajar en temperatura y presión ambientes el catalizador no se echa a perder, cosa que aumenta la durabilidad.
Los resultados del proyecto se publican esta semana en la revista científica Nature Chemistry, bajo el título ‘The effect of gold loading and particle size on photocatalytic hydrogen production from ethanol over Ave/TiO2 nanoparticles’.
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Fuente: http://www.upc.edu/saladepremsa/al-dia/mes-noticies/obtienen-hidrogeno-como-fuente-de-energia-a-partir-de-etanol-y-luz-solar
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os dejo como siempre un vídeo
