El agua y la electricidad se producen como subproductos de la interacción química entre el gas hidrógeno y el oxígeno dentro de una pila de combustible, que alimenta las pilas de combustible de hidrógeno.
Si bien muchos creían que la energía del hidrógeno desencadenaría una revolución de energía limpia en la década de 1990 y principios de la de 2000 , el nuevo mundo de la energía del hidrógeno nunca se materializó. La infraestructura representa una barrera importante para la mayoría de las nuevas fuentes de energía.
El elevado coste de producción, la deficiente eficiencia de fabricación y producción, y las difíciles necesidades de almacenamiento y transporte han impedido que las pilas de combustible de hidrógeno se utilicen de forma generalizada en los coches de consumo.
Para aquellos que pueden permitirse la infraestructura necesaria para soportarla, la pila de combustible de hidrógeno tiene más sentido para aplicaciones industriales. En este artículo se analizarán los beneficios y desventajas del uso de pilas de combustible de hidrógeno para alimentar equipos de manipulación de materiales.
Ventajas y desventajas del combustible de hidrógeno
| S / No. | Las ventajas del combustible de hidrógeno | Las desventajas del combustible de hidrógeno |
| 1. | Versatilidad de Uso Las pilas de combustible de hidrógeno podrán suministrar energía para una variedad de aplicaciones estacionarias y móviles a medida que se desarrolle la tecnología. Los vehículos propulsados por hidrógeno son sólo un ejemplo; Productos más pequeños, como artículos para el hogar y sistemas de calefacción a mayor escala, también podrían utilizar hidrógeno. A diferencia de la energía basada en baterías, que escala la potencia linealmente con la masa, la capacidad de almacenamiento de energía (es decir, el tanque de combustible) y el tamaño del motor están desacoplados en los motores ICE, lo que ofrece una importante libertad de diseño. | Extracción de hidrógeno El elemento más abundante en el universo, el hidrógeno, es un gas inerte que debe extraerse de fuentes de carbono. combustibles fósiles o recuperado del agua por electrólisis. Estas dos operaciones requieren una cantidad significativa de energía para completarse. Además de ser costosa, esta energía puede ser mayor que la que se obtiene del propio hidrógeno. Además, esta extracción suele requerir el uso de combustibles fósiles, lo que compromete las credenciales medioambientales del hidrógeno en ausencia de CAC. |
| 2. | Tiempos de uso prolongados Las pilas de combustible de hidrógeno proporcionan una mayor eficiencia en el tiempo de uso. Un vehículo de hidrógeno puede viajar 300 millas, que es la misma distancia que un vehículo de combustible fósil. Esto es mejor que lo que ya ofrecen los vehículos eléctricos (EV), que cada vez se desarrollan más con unidades de energía de pila de combustible como “extensores de alcance”. Además, la temperatura exterior tiene poco efecto sobre las pilas de combustible de hidrógeno y no se degradan en climas fríos. El beneficio se amplifica cuando se combina con los rápidos períodos de carga. | Se requiere inversión Se requiere inversión para el desarrollo de pilas de combustible de hidrógeno hasta el punto de que sean una fuente de energía verdaderamente práctica. Para avanzar y madurar la tecnología, también se debe mostrar voluntad política para dedicar el tiempo y los recursos necesarios al desarrollo. En pocas palabras, la dificultad del mundo en el desarrollo de la energía de hidrógeno ubicua y sostenible es encontrar la manera más económica de crear, pieza por pieza, la cadena de “oferta y demanda”. |
| 3. | Mayor resistencia y eficiencia energética respecto a los combustibles fósiles La tecnología de pilas de combustible de hidrógeno proporciona una fuente de energía muy densa y eficiente. De todos los combustibles comunes, el hidrógeno tiene el mayor contenido energético. El hidrógeno gaseoso y líquido a alta presión tiene una densidad de energía volumétrica comparable a la del gas natural y aproximadamente tres veces la densidad de energía gravimétrica (alrededor de 120 MJ/kg) del GNL y el diésel. | Costo de las materias primas Debido a que con frecuencia se necesitan metales preciosos como el iridio y el platino como catalizadores en algunos tipos de electrolizadores de agua y pilas de combustible, el coste inicial de las pilas de combustible puede ser elevado. Algunas personas se han abstenido de invertir en tecnología de pilas de combustible de hidrógeno debido a su coste exorbitante. Para que las pilas de combustible de hidrógeno sean una fuente de combustible práctica para todos, es necesario reducir estos gastos. |
| 4. | Altamente eficiente en comparación con otras fuentes de energía En comparación con muchas otras fuentes de energía, incluidas muchas opciones de energía verde, las pilas de combustible de hidrógeno son más eficientes. Con esta eficiencia de combustible, se puede producir más energía por cada libra de combustible utilizada. Por ejemplo, la eficiencia de generar electricidad mediante centrales eléctricas convencionales basadas en combustión oscila entre el 33% y el 35%, mientras que las pilas de combustible de hidrógeno pueden alcanzar hasta el 65%. De manera similar, las pilas de combustible de hidrógeno en los automóviles reducen el uso de combustible en un 50% y utilizan entre un 40% y un 60% de la energía contenida en el combustible. | Asuntos reglamentarios Los obstáculos también rodean los asuntos legales sobre la estructura que especifica los modelos de implementación comercial. En ausencia de marcos regulatorios bien definidos que faciliten la comprensión de la base de costos e ingresos, las empresas comerciales pueden encontrar dificultades para llegar a una decisión de inversión financiera (FID). |
| 5. | Conveniente para transporte pesado y trenes. Como la propulsión de hidrógeno es todavía relativamente nueva, el transporte pesado y los ferrocarriles son dos industrias para las que puede resultar práctico utilizarla de inmediato. Si se utilizaran baterías eléctricas en lugar del motor de combustión en estos vehículos, las baterías tendrían que ser muy grandes, pesadas y tardarían mucho en cargarse. Por el contrario, el hidrógeno presenta los beneficios de un sistema de propulsión más compacto, un repostaje rápido y una mayor autonomía de conducción. Se puede cargar en los muelles de las autopistas más utilizadas por las flotas de vehículos pesados, sin necesidad de construir una red de distribución capilar, o en todas las principales estaciones de ferrocarril. | Costo total Actualmente, las pilas de combustible de hidrógeno son más caras por unidad de potencia que otras fuentes de energía, como Paneles solares. Aunque el hidrógeno es más eficiente una vez creado, el costo es ahora una barrera para su uso generalizado. Esto puede cambiar a medida que avanza la tecnología. Actualmente, una adopción generalizada es improbable debido al impacto de este gasto en gastos futuros, como el coste de los automóviles que funcionan con hidrógeno. Utilizar pilas de combustible de hidrógeno es más caro que utilizar otras fuentes de energía debido a la complejidad del proceso de fabricación del combustible de hidrógeno. Los administradores de flotas deben garantizar que los sustanciales ahorros de mano de obra en comparación con el plomo ácido compensen los costos de infraestructura y combustible de hidrógeno al decidir qué fuente de energía incluir en los equipos de manipulación de materiales. |
| 6. | Utilizado para impulsar naves espaciales El poder y la eficiencia de la energía del hidrógeno lo convierten en el combustible perfecto para las naves espaciales. Debido a su inmenso poder, las naves espaciales pueden ser lanzadas rápidamente en misiones de exploración. También es la fuente de energía más segura para una tarea que requiere mucha energía. En realidad, la energía del hidrógeno es tres veces más poderosa que el combustible derivado de combustibles fósiles como la gasolina. Idealmente, esto significa utilizar menos hidrógeno para finalizar una tarea enorme. Además, proporciona fuerza motriz para vehículos, embarcaciones, automóviles y aplicaciones de celdas de combustible que sean estacionarias o portátiles. El hecho de que almacenar hidrógeno en tanques criogénicos o de alta presión sea esencialmente imposible es una desventaja del uso de hidrógeno en automóviles. | Almacenamiento de hidrógeno El hidrógeno requiere un almacenamiento y transporte más sofisticados que los combustibles fósiles. Esto sugiere que el uso de pilas de combustible de hidrógeno como fuente de energía puede conllevar gastos adicionales. Aunque el hidrógeno se puede conservar en forma líquida a temperaturas criogénicas o como gas en tanques de alta presión, sólo se puede conservar en forma de gas para su uso en pilas de combustible de carretillas elevadoras. La energía se pierde durante todo el proceso de almacenamiento de hidrógeno utilizando cualquiera de los métodos. Para comprimirlo se debe utilizar aproximadamente el 13% de la energía total del hidrógeno; y licuarlo hasta perder aproximadamente el 40% de su energía. Los metales pueden corroerse si el gas hidrógeno logra escapar de su confinamiento. En consecuencia, esto puede hacer que estos metales contaminados se vuelvan quebradizos y sea más probable que se rompan. Las empresas que actualmente utilizan energía de hidrógeno tienen dos opciones: si necesitan mayores cantidades de combustible, deben construir una planta, o pueden recibir gas hidrógeno a través de remolques tubulares. |
| 7. | Tiempos de carga rápidos En comparación con los vehículos eléctricos que funcionan con baterías, el tiempo de carga de las unidades de energía de pila de combustible de hidrógeno es notablemente más rápido. Es comparable al de los automóviles tradicionales con motor de combustión interna (ICE). Las pilas de combustible de hidrógeno se pueden recargar en menos de cinco minutos, pero los vehículos eléctricos necesitan muchas horas para cargarse por completo. Debido a sus rápidos tiempos de carga, los automóviles propulsados por hidrógeno ofrecen el mismo nivel de libertad que los automóviles normales. | Infraestructura Dado que los combustibles fósiles se utilizan desde hace muchos años, la infraestructura necesaria para suministrar esta energía ya existe. Aunque se espera que el reabastecimiento de combustible de principio a fin se emplee para aplicaciones de larga distancia, como las de camiones de reparto y vehículos pesados, la adopción generalizada de la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno para aplicaciones automotrices requeriría una nueva infraestructura de repostaje que lo respalde. |
| 8. | Sin contaminación acústica A diferencia de otras fuentes de energía renovables como la energía eólica, las pilas de combustible de hidrógeno no provocan contaminación acústica. Esto implica que los vehículos impulsados por hidrógeno son mucho más silenciosos que aquellos con motores de combustión interna tradicionales, al igual que los automóviles eléctricos. | Altamente inflamable Dado que el hidrógeno es un combustible muy combustible, las preocupaciones sobre la seguridad son razonables. Los gases que contienen hidrógeno se queman en el aire en concentraciones entre el 4 y el 75%. |
| 9. | El hidrógeno es una fuente de energía flexible y limpia que puede ayudar con planes energéticos sin emisiones de carbono. Dado que todo lo que se produce durante el funcionamiento de una pila de combustible de hidrógeno es calor y agua, es una fuente de energía intrínsecamente limpia. Producir hidrógeno no requiere mucha tierra, a diferencia de la energía hidroeléctrica o los biocombustibles. La NASA ha estado investigando el uso del hidrógeno como recurso e incluso ha estado utilizando el agua que se crea como subproducto para proporcionar agua potable a los astronautas. Esto demuestra que las pilas de combustible de hidrógeno son una excelente alternativa al carbón, el gas natural y la energía nuclear, ya que son fuentes de combustible no tóxicas y también más fáciles de obtener. Al equilibrar sus erráticos modos de suministro con las exigentes necesidades de los usuarios finales, la producción, el almacenamiento y el uso de hidrógeno desempeñarán un papel vital en la promoción de un mayor desarrollo de las fuentes de energía renovables y evitarán la necesidad de grandes inversiones iniciales en mejoras de la infraestructura de la red. | La energía del hidrógeno no puede sostener a la población Aunque el hidrógeno es abundante, su uso generalizado está restringido por el coste de su extracción. Entiendes que es difícil cambiar el quo existente. El planeta todavía funciona con energía de combustibles fósiles. Además, no existe ningún marco que garantice una energía de hidrógeno asequible y sostenible para los propietarios de automóviles típicos en el futuro. Incluso si el hidrógeno estuviera ampliamente disponible en este momento, se necesitarían años para reemplazar otras fuentes de energía, ya que sería necesario modificar los automóviles y las estaciones de servicio para cumplir con las regulaciones para el hidrógeno. Esto costaría una cantidad importante de dinero. Debido a que la energía del hidrógeno está ampliamente disponible y sus efectos son en su mayoría ignorados, el hidrógeno es de hecho un recurso renovable. Sin embargo, para separar el hidrógeno del oxígeno, las empresas que lo producen necesitarán fuentes de energía no renovables adicionales, como combustibles fósiles como el carbón, el gas natural y el petróleo. La adopción de la energía del hidrógeno podría ayudarnos a reducir nuestra excesiva dependencia de los combustibles fósiles, pero eliminarla del sistema sería difícil. |
| 10. | Sin contaminación visual Si bien algunas fuentes de energía bajas en carbono, incluidas la energía eólica y biocombustible Las centrales eléctricas pueden resultar antiestéticas y las pilas de combustible de hidrógeno requieren menos superficie, por lo que también hay menos contaminación visual. | |
| 11. | Renovable y fácilmente disponible El elemento más abundante del universo, el hidrógeno, es particularmente abundante y renovable, lo que lo hace ideal para nuestras futuras demandas de suministro combinado de calor y energía sin emisiones de carbono. incluso con las dificultades que implica extraerlo del agua. | |
| 12. | Ideal para uso en áreas remotas El hidrógeno producido localmente y almacenado podría resultar un sustituto viable de la electricidad y la calefacción basadas en diésel en lugares distantes, siempre que las condiciones locales lo permitan. Esto no sólo reduciría la necesidad de transporte de combustible, sino que también mejoraría la calidad de vida de las personas que residen en zonas remotas al proporcionar combustible libre de contaminantes y derivado de un recurso natural de fácil acceso. | |
| 13. | Casi cero emisiones Porque las pilas de combustible de hidrógeno no liberan gases de efecto invernadero a la atmósfera como lo hacen las fuentes de combustibles fósiles, se reduce la contaminación y mejora la calidad del aire. | |
| 14. | democratización del suministro de energía La dependencia de un país de los combustibles fósiles puede reducirse con el uso de pilas de combustible de hidrógeno, lo que contribuirá a la democratización global de la energía y las fuentes de energía. Muchas naciones que ahora dependen de la disponibilidad de combustibles fósiles se beneficiarán de esta mayor independencia. Naturalmente, cuando la oferta disminuya, esto también evitará el problema del aumento de los precios de los combustibles fósiles. | |
| 15. | Reduce las huellas de carbono Las pilas de combustible de hidrógeno tienen casi cero emisiones, lo que significa que cuando están en uso, no tienen la huella de carbono de este pack fue reducida un. |
Conclusión
En resumen, la energía del hidrógeno ofrece varios beneficios e inconvenientes. El hidrógeno puede ser una fuente de energía limpia y renovable, pero antes de que se utilice ampliamente, se deben reducir sus costos de producción y almacenamiento.
En su forma actual, la energía del hidrógeno no es práctica debido a los altos costos y la falta de infraestructura.
No obstante, este campo está ganando cada vez más atención y se están asignando fondos para abordar sus dificultades. Por ejemplo, la Unión Europea está financiando iniciativas comparables a éstas con 5.2 millones de dólares, y Estados Unidos acaba de prometer 52.5 millones de dólares para el desarrollo del hidrógeno.
Los gobiernos de todo el mundo podrían utilizar el hidrógeno como fuente de energía sostenible y asequible en el futuro si así lo desean.
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