La energía del hidrógeno
Aunque abunda en la Tierra como elemento, el hidrógeno se encuentra casi siempre como parte de otro compuesto, como el agua (H2O) o el metano (CH4), y hay que separarlo en hidrógeno puro (H2) para utilizarlo en los vehículos eléctricos de pila de combustible. El combustible de hidrógeno se combina con el oxígeno del aire a través de una pila de combustible, creando electricidad y agua mediante un proceso electroquímico.
Los principales estados productores de hidrógeno son California, Luisiana y Texas. En la actualidad, casi todo el hidrógeno producido en Estados Unidos se utiliza para refinar petróleo, tratar metales, producir fertilizantes y procesar alimentos.
El principal reto de la producción de hidrógeno es reducir el coste de las tecnologías de producción para que el hidrógeno resultante sea competitivo con los combustibles convencionales para el transporte. Los proyectos de investigación y desarrollo del gobierno y la industria están reduciendo el coste y el impacto medioambiental de las tecnologías de producción de hidrógeno. Más información sobre la producción de hidrógeno en la Oficina de Tecnologías del Hidrógeno y las Pilas de Combustible.
Aplicaciones del hidrógeno
Una pila de combustible de hidrógeno utiliza la energía química del hidrógeno para producir electricidad. Es una forma de energía limpia cuyos únicos productos y subproductos son la electricidad, el calor y el agua. Las pilas de combustible ofrecen una gran variedad de aplicaciones, desde el transporte hasta la alimentación de emergencia, y pueden alimentar sistemas tan grandes como una central eléctrica o tan pequeños como un ordenador portátil.
Las pilas de combustible ofrecen ventajas sobre las tecnologías tradicionales basadas en la combustión, como una mayor eficiencia y menores emisiones. Como las pilas de combustible de hidrógeno sólo emiten agua, no hay emisiones de dióxido de carbono ni otros contaminantes a la atmósfera. Las pilas de combustible también son silenciosas durante su funcionamiento, ya que tienen menos piezas móviles que las tecnologías de combustión.
TWI tiene experiencia en hidrógeno, incluido su uso para propulsar vehículos. Entre otros proyectos, hemos trabajado en un tanque de combustible de hidrógeno para el futuro de las comunicaciones, y hemos ayudado a desarrollar un sistema de supervisión para mejorar la seguridad de los tanques de almacenamiento de combustible de hidrógeno.
Las pilas de combustible de hidrógeno generan electricidad mediante una reacción química. Cada pila de combustible tiene dos electrodos: un ánodo negativo y un cátodo positivo. La reacción para producir la electricidad se produce en estos electrodos, con un electrolito que transporta partículas cargadas eléctricamente entre ellos y un catalizador para acelerar las reacciones.
Cómo funciona la energía verde del hidrógeno
Casi todo el hidrógeno que se consume en Estados Unidos es utilizado por la industria para refinar petróleo, tratar metales, producir fertilizantes y procesar alimentos. Las refinerías de petróleo estadounidenses utilizan el hidrógeno para reducir el contenido de azufre de los combustibles.
La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) comenzó a utilizar hidrógeno líquido en los años 50 como combustible para cohetes, y la NASA fue una de las primeras en utilizar pilas de combustible de hidrógeno para alimentar los sistemas eléctricos de las naves espaciales.
Las pilas de combustible de hidrógeno producen electricidad mediante la combinación de átomos de hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno reacciona con el oxígeno a través de una célula electroquímica similar a la de una batería para producir electricidad, agua y pequeñas cantidades de calor.
Existen muchos tipos diferentes de pilas de combustible para una amplia gama de aplicaciones. Las pilas de combustible pequeñas pueden alimentar ordenadores portátiles e incluso teléfonos móviles, así como aplicaciones militares. Las grandes pilas de combustible pueden suministrar electricidad a las redes eléctricas, suministrar energía de reserva o de emergencia en edificios y suministrar electricidad en lugares que no están conectados a las redes eléctricas.
Coches de hidrógeno
Descarbonizar el planeta es uno de los objetivos que los países de todo el mundo se han marcado para 2050. Para lograrlo, descarbonizar la producción de un elemento como el hidrógeno, dando lugar al hidrógeno verde, es una de las claves, ya que éste es actualmente responsable de más del 2 % de las emisiones totales de CO2 a nivel mundial. Descubra cómo se consigue y cuál será su impacto en las próximas décadas.
El hidrógeno es el elemento químico más abundante en la naturaleza. Como señala la AIE, la demanda mundial de hidrógeno para su uso como combustible se ha triplicado desde 1975 y ha alcanzado los 70 millones de toneladas anuales en 2018. Además, es una fuente de energía limpia que solo emite vapor de agua y no deja residuos en el aire, a diferencia del carbón y el petróleo.
El hidrógeno tiene una larga relación con la industria. Este gas se ha utilizado como combustible para coches, naves aéreas y espaciales desde principios del siglo XIX. La descarbonización de la economía mundial, un proceso inaplazable, dará más protagonismo al hidrógeno. Además, si su coste de producción se reduce en un 50 % de aquí a 2030, como prevé el Consejo Mundial del Hidrógeno, estaremos sin duda ante uno de los combustibles del futuro.