Kit de mejora del combustible de hidrógeno
La mejora del combustible de hidrógeno es el proceso de utilizar una mezcla de hidrógeno y combustible de hidrocarburo convencional en un motor de combustión interna, normalmente en un coche o camión, en un intento de mejorar el ahorro de combustible, la potencia, las emisiones o una combinación de ellas. Los métodos incluyen el hidrógeno producido a través de una electrólisis, el almacenamiento de hidrógeno en el vehículo como segundo combustible, o la reforma del combustible convencional en hidrógeno con un catalizador.
Se ha investigado mucho sobre las mezclas de combustible, como la inyección de gasolina y óxido nitroso. Las mezclas de hidrógeno e hidrocarburos no son una excepción[1][2][3][4][5][6][7][8] Estas fuentes afirman que la contaminación de los gases de escape se ha reducido en todos los casos, y sugieren que a veces es posible un pequeño aumento de la eficiencia.
Muchas de estas fuentes también sugieren que podrían ser necesarias modificaciones en la relación aire-combustible del motor, en la sincronización del encendido, en los sistemas de control de las emisiones, en los sistemas de control electrónico y, posiblemente, en otros elementos de diseño, para obtener resultados significativos. Un vehículo modificado de este modo podría no pasar los controles obligatorios contra el smog[9]. Debido a la complejidad inherente de estos subsistemas, una necesidad del diseño de los motores modernos y de las normas de emisiones, estas afirmaciones hechas por los defensores de la mejora del combustible de hidrógeno son difíciles de corroborar y siempre se discuten.
Sistema de inyección de hidrógeno
“Se idearon pruebas en las que se rompieron tanques que contenían hidrógeno líquido a presión. En muchos casos, el hidrógeno se escapaba rápidamente sin que se produjera la ignición. Los experimentadores proporcionaron entonces un cohete (una pequeña carga de pólvora) para encender el hidrógeno que se escapaba. La bola de fuego resultante se disipó rápidamente debido a la rápida velocidad de la llama del hidrógeno y a su baja densidad. Los contenedores de hidrógeno y gasolina se colocaron uno al lado del otro y se rompieron. Cuando se rompió el bidón de hidrógeno y se encendió, la llama se disipó rápidamente, pero cuando se hizo lo mismo con la gasolina, la gasolina y la llama permanecieron cerca del contenedor e hicieron mucho más daño. El incendio de la gasolina fue un orden de magnitud más grave que el del hidrógeno. Los experimentadores trataron de inducir la explosión del hidrógeno, con un éxito limitado. En 61 intentos, sólo se produjeron dos explosiones y en ambas tuvieron que mezclar oxígeno con el hidrógeno. La mayor explosión se produjo mezclando medio litro de oxígeno líquido con un volumen similar de hidrógeno líquido. Johnson y Rich estaban convencidos de que, con el debido cuidado, el hidrógeno líquido podía manipularse con bastante seguridad y era un combustible práctico, conclusión que fue ampliamente comprobada por el programa espacial en la década de 1960. Sin embargo, en aquella época, Johnson y Rich filmaron sus experimentos de incendio y explosión para convencer a los escépticos”. https://history.nasa.gov/SP-4404/ch8-6.htm
Inyección directa de hidrógeno
En el número de octubre de MTZ (Motortechnische Zeitschrift), Utz-Jens Beister, de IAV, y Rudy Smaling, de ArvinMeritor, describen sus avances en el concepto de motor de combustión mejorado con hidrógeno (HECE), aplicado a un motor V6 de 3,2 litros de clase SUV.
La premisa del HECE, en la que el equipo de investigación lleva trabajando varios años, es que la adición de una pequeña cantidad de hidrógeno a la carga de los cilindros puede permitir que los motores de combustión de carga homogénea y ultrabaja funcionen con un consumo mucho más bajo de lo que sería posible de otro modo.
Esto no es en sí mismo un descubrimiento nuevo. Lo que acerca el HECE a la realidad operativa es el reformador de plasma compacto de ArvinMeritor/MIT (entrada anterior) que puede tomar una fracción del combustible convencional, reformarlo en tiempo real y añadir el gas rico en hidrógeno resultante a la mezcla restante de combustible y aire que fluye hacia el motor.
En el reformador de combustible por plasma, el aire se dosifica en un generador de plasma situado antes de la cámara de combustión. Se aplica un alto voltaje a la corriente de aire, formando un plasma de alta temperatura. Esta antorcha de plasma de alta temperatura fluye hacia la cámara de combustión, iniciando una vigorosa combustión de una mezcla rica de combustible y aire. Dentro del reformador de combustible por plasma, las reacciones de oxidación parcial se producen en la fase gaseosa de alta temperatura creada por el plasma, eliminando la necesidad de un catalizador de reformado.
Motor de combustión interna de hidrógeno frente a pila de combustible
Los procesos térmicos para la producción de hidrógeno suelen implicar el reformado de vapor, un proceso a alta temperatura en el que el vapor reacciona con un combustible de hidrocarburo para producir hidrógeno. Muchos combustibles de hidrocarburos pueden reformarse para producir hidrógeno, como el gas natural, el gasóleo, los combustibles líquidos renovables, el carbón gasificado o la biomasa gasificada. En la actualidad, cerca del 95% del hidrógeno se produce a partir del reformado de vapor del gas natural:
Los procesos impulsados por la energía solar utilizan la luz como agente para la producción de hidrógeno. Existen algunos procesos impulsados por la energía solar, como los fotobiológicos, los fotoelectroquímicos y los termoquímicos. Los procesos fotobiológicos utilizan la actividad fotosintética natural de las bacterias y las algas verdes para producir hidrógeno. Los procesos fotoelectroquímicos utilizan semiconductores especializados para separar el agua en hidrógeno y oxígeno. La producción de hidrógeno mediante energía solar termoquímica utiliza la energía solar concentrada para impulsar las reacciones de división del agua, a menudo junto con otras especies como los óxidos metálicos.