Escrito por El universo consiste en una mezcla de una amplia gama de componentes. Cada componente tiene un papel vital en la composición del mundo. Los componentes más abundantes en el universo incluyen hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. El hidrógeno es el componente más presente que ocupa el 75% del universo y juega un papel más importante en la sostenibilidad de la vida. Además de ayudar a otras especies vivas a sobrevivir, el hidrógeno se puede utilizar para generar energía.
El hidrógeno existe en casi toda la materia vegetal y también se encuentra naturalmente en el agua. Aunque el sol tiene un mayor porcentaje de gas de hidrógeno, el gas es demasiado ligero que prácticamente desaparece de la superficie de la tierra cuando es transportado por los rayos del sol. Por lo tanto, para obtener gas hidrógeno de manera efectiva, debe aprovecharse del agua, el gas natural o la biomasa.
El hidrógeno es el más básico de todos los elementos de la Tierra. El átomo de hidrógeno está formado por un solo protón y un solo electrón. Como tal, es muy abundante, pero en realidad no existe como una forma separada de materia. En cambio, se suele combinar con otros elementos. Separar el gas de hidrógeno de las sustancias que lo acompañan requiere mucho esfuerzo, pero produce una fuente de energía poderosa y casi limpia. Como gas, se puede utilizar en pilas de combustible para impulsar motores.
El hidrógeno gaseoso se extrae del agua mediante una técnica conocida como electrólisis, que consiste en hacer pasar una alta corriente eléctrica a través del agua para separar los átomos de hidrógeno y oxígeno. El proceso de electrólisis es bastante costoso ya que implica un alto gasto de energía.
La energía utilizada para generar electricidad en el proceso de electrólisis se aprovecha de combustibles fósiles como el petróleo, el gas natural o el carbón. También se puede aprovechar de fuentes de energía renovables como la energía solar, eólica e hidroeléctrica para garantizar que no haya emisiones de gases de efecto invernadero.
Todavía se está investigando la obtención de volúmenes de hidrógeno por este método para establecer un método viable de generarlo en el país a un costo relativamente bajo.
Otro método de extracción de hidrógeno gaseoso es el reformado de metano con vapor o extracción con vapor, que implica la separación de los átomos de hidrógeno en el metano de los átomos de carbono. Es la técnica actual utilizada para obtener hidrógeno gaseoso en grandes cantidades. La desventaja del reformado de metano con vapor es que emite una gran cantidad de gases de efecto invernadero como dióxido de carbono y monóxido de carbono a la atmósfera, que son recetas para el calentamiento global.
Para obtener electricidad del hidrógeno gaseoso, se transporta a celdas de combustible donde se combina con oxígeno, y el resultado es una reacción química que genera electricidad y calor. El gas de hidrógeno también se puede quemar para impulsar los motores de los vehículos. Los subproductos de esta reacción química son agua y carbono que se utilizan para producir metano y carbón.
Diversos usos del hidrógeno
El hidrógeno se genera como un subproducto en las industrias cloro-álcali. Anteriormente, se usaba en parte para aplicaciones no energéticas, y la parte de equilibrio se quemaba o se ventilaba a la atmósfera. En la actualidad, el hidrógeno como subproducto se utilizaba para la producción de productos químicos y aplicaciones cautivas (principalmente energéticas).
El hidrógeno se produce para aplicaciones no energéticas, por ejemplo, en industrias de fertilizantes y refinerías de petróleo. También se han desarrollado y demostrado pequeños grupos electrógenos alimentados con hidrógeno, autobuses con celdas de combustible, vehículos de tres y dos ruedas (motocicletas) y sistemas de combustión catalítica para los sectores residencial e industrial.
Ventajas de la energía del hidrógeno
1. Es una fuente de energía renovable y abundante en suministro
El hidrógeno es una rica fuente de energía por muchas razones, la principal de las cuales es que es abundante en suministro. Si bien es posible que se necesiten muchos recursos para aprovecharlo, ninguna otra fuente de energía es infinita como el hidrógeno. Eso esencialmente significa que no hay posibilidad de que se agote como otras fuentes de energía.
2. Numerosas fuentes para producir hidrógeno localmente
El hidrógeno se puede producir in situ donde se utilizará o de forma centralizada y luego distribuirse. El gas hidrógeno se puede producir a partir de metano, gasolina, biomasa, carbón o agua. Los factores como la cantidad de contaminación, los desafíos técnicos y los requisitos de energía varían según las fuentes utilizadas.
3. Es Prácticamente una Fuente de Energía Limpia
Cuando se quema hidrógeno para producir combustible, los subproductos son totalmente seguros, lo que significa que no tienen efectos secundarios conocidos. Las empresas aeronáuticas en realidad utilizan hidrógeno como fuente de agua potable. Una vez que se utiliza el hidrógeno, normalmente se convierte en agua potable para los astronautas en naves o estaciones espaciales.
4. La energía del hidrógeno no es tóxica
Es una sustancia no tóxica que es rara para una fuente de combustible. Esto significa que es amigable con el medio ambiente y no causa ningún daño o destrucción a la salud humana.
Este aspecto lo hace preferido en comparación con otras fuentes de combustible como la energía nuclear, el gas natural, que son extremadamente peligrosos o desalentadores para aprovechar de manera segura. También permite que se use hidrógeno en lugares donde no se permiten otras formas de combustible.
5. El uso de hidrógeno reduce en gran medida la contaminación
Cuando el hidrógeno se combina con el oxígeno en una pila de combustible, se produce electricidad, que se puede utilizar para impulsar vehículos o impulsar un motor eléctrico como fuente de calor y para muchos otros usos. Cuando se combina con oxígeno, los únicos subproductos son agua y calor, que es la ventaja de usar hidrógeno como portador de energía.
El uso de celdas de combustible de hidrógeno no libera dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero u otras partículas cuando se utilizan fuentes renovables como el agua o la energía solar en el proceso de producción.
6. Es mucho más eficiente que otras fuentes de energía
El hidrógeno es un tipo de energía eficiente ya que tiene la capacidad de transportar mucha energía por cada libra de combustible en comparación con el diesel o el gas. Esto significa categóricamente que un automóvil que utiliza energía de hidrógeno viajará más millas que uno con la misma cantidad de gasolina.
Por ejemplo, en comparación con una planta de energía convencional basada en combustión que generalmente genera electricidad con una eficiencia de entre el 33 y el 35 %, las celdas de combustible de hidrógeno son capaces de generar electricidad con una eficiencia de hasta el 65 %, con una capacidad aproximadamente tres veces mayor.
7. Utilizado para impulsar naves espaciales
La eficiencia y el poder de la energía del hidrógeno lo convierten en una fuente de combustible ideal para las naves espaciales. Su poder es tan alto que es capaz de lanzar rápidamente naves espaciales a misiones de exploración.
También es la forma de energía más segura para realizar una tarea tan intensiva en energía. La energía del hidrógeno es, de hecho, 3 veces más potente que la gasolina y otras fuentes de combustible de origen fósil. Idealmente, esto significa que necesita menos hidrógeno para completar una tarea enorme.
También ofrece fuerza motriz para aviones, barcos, automóviles y aplicaciones de celdas de combustible tanto portátiles como estacionarias. La desventaja de usar hidrógeno en los automóviles es que es prácticamente difícil de almacenar en tanques criogénicos o de alta presión.
8. Un Sistema de Producción Sostenible
La electrólisis es un método en el que el agua se separa en hidrógeno y oxígeno. En este caso, la energía renovable se puede utilizar para alimentar electrolizadores para producir hidrógeno a partir del agua que proporcione un sistema sostenible independiente de los productos derivados del petróleo y que además no contamine y no produzca emisiones. Algunas de las fuentes renovables utilizadas para alimentar electrolizadores son la energía eólica, hidráulica, solar y mareomotriz.
Una vez que el hidrógeno se produce en un electrolizador, se puede usar en una celda de combustible para producir electricidad. Los subproductos generados en el proceso de celdas de combustible son agua y calor. Si las pilas de combustible funcionan a altas temperaturas, el sistema puede configurarse como un cogenerador, con la energía residual utilizada para calefacción.
Desventajas de la energía del hidrógeno
Si bien la energía del hidrógeno tiene muchos beneficios admirables, en realidad no es la fuente de energía limpia, barata y preferible para la mayoría de los gobiernos y empresas. En estado gaseoso es bastante volátil.
Si bien su volatilidad le da una ventaja sobre otras fuentes de energía en términos de realizar numerosas tareas, también hace que su uso y solución sean riesgosos. Algunas de las desventajas de la energía del hidrógeno incluyen:
1. La energía del hidrógeno es costosa
La electrólisis y el reformado con vapor, los dos procesos principales de extracción de hidrógeno, son extremadamente costosos. Esta es la verdadera razón por la que no se usa mucho en todo el mundo. Hoy en día, la energía del hidrógeno se utiliza principalmente para impulsar la mayoría de los vehículos híbridos.
Se requiere mucha investigación e innovación para descubrir formas económicas y sostenibles de aprovechar esta forma de energía. Hasta entonces, la energía del hidrógeno seguiría siendo exclusiva para los ricos.
2. Complicaciones de almacenamiento
Una de las propiedades del hidrógeno es que tiene una menor densidad. De hecho, es mucho menos denso que la gasolina. Esto significa que debe comprimirse a estado líquido y almacenarse de la misma manera a temperaturas más bajas para garantizar su eficacia y eficiencia como fuente de energía.
Esta razón también explica por qué el hidrógeno debe almacenarse y transportarse en todo momento a alta presión, por lo que el transporte y el uso común están lejos de ser factibles.
3. No es la fuente de energía más segura
El poder del hidrógeno no debe subestimarse en absoluto. Aunque la gasolina es un poco más peligrosa que el hidrógeno, el hidrógeno es una sustancia altamente inflamable y volátil que con frecuencia aparece en los titulares por sus peligros potenciales. En comparación con el gas, el hidrógeno carece de olor, lo que hace que la detección de fugas sea casi imposible. Para detectar fugas, se deben instalar sensores.
4. Difícil de moverse
Es una tarea abrumadora transportar hidrógeno de manera brillante debido a su ligereza. El petróleo se puede transportar de manera segura porque en su mayoría se empuja a través de tuberías.
El carbón se puede transportar convenientemente en camiones de volteo. El hidrógeno también presenta desafíos cuando se considera moverlo en grandes cantidades, razón por la cual se transporta principalmente en lotes pequeños.
5. Depende de los combustibles fósiles
La energía del hidrógeno es renovable y tiene un impacto ambiental mínimo, pero su separación del oxígeno requiere de otras fuentes no renovables como el carbón, el petróleo y el gas natural. Todavía se necesitan combustibles fósiles para producir combustible de hidrógeno.
6. La energía del hidrógeno no puede sostener a la población
A pesar del hecho de que el suministro de hidrógeno es abundante, el costo de aprovecharlo limita su uso extensivo. Como te das cuenta, es bastante desafiante alterar el statu quo.
La energía de los combustibles fósiles todavía gobierna el mundo. Tampoco existe un marco establecido para garantizar energía de hidrógeno barata y sostenible para el propietario normal de un automóvil en el futuro.
Incluso si el hidrógeno se volviera barato en este momento, llevaría años convertirse en la fuente de energía más utilizada, ya que los propios vehículos y las estaciones de servicio tendrían que personalizarse para cumplir con los requisitos del hidrógeno. Esto requeriría un desembolso masivo de capital.
Es un hecho que la energía del hidrógeno es un recurso renovable porque está disponible en abundancia y sus impactos se descuidan enormemente. Sin embargo, las empresas de hidrógeno, en un sentido real, necesitarán otras formas de energía no renovable, como los fósiles (carbón, gas natural y petróleo) para separarlo del oxígeno. Es posible que podamos minimizar la dependencia excesiva de los combustibles fósiles cuando adoptemos la energía del hidrógeno, pero será desalentador deshacerse de él del sistema.
