El hidrógeno es un elemento químico representado por el símbolo H y con un número atómico de 1. En condiciones normales de presión y temperatura, es un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable. Con una masa atómica de 1,00794(7) u, el hidrógeno es el elemento químico más ligero y es, también, el elemento más abundante, constituyendo aproximadamente el 75% de la materia visible del universo.

Wikipedia

Puede ser el hidrógeno una fuente de enrgía alternativa?

El hidrógeno contiene más energía que otros combustibles comunes por peso, pero al ser el elemento más ligero y estar en estado gaseoso a temperatura y presión ambientales hace que contenga menos energía por volumen que cualquiera de los otros combustibles. Así mismo, aunque sea el elemento más abundante, en nuestro planeta no se encuentra nunca en estado gaseoso (El motivo es que es más ligero que el aire, por lo que si se libera se eleva en la atmosfera), por lo que para obtenerlo necesitamos algún proceso que lo separe de otros elementos.

El hecho de que el hidrógeno sea tan ?ligero?, que a temperatura ambiente se encuentre en estado gaseoso y que no se encuentre disponible de forma natural en la tierra condiciona completamente su utilización como combustible y hace que aún no se haya consolidado como una alternativa viable al petróleo. ¿Se puede usar hidrógeno cómo fuente de energía alternativa? El gran problema es cómo obtenerlo y almacenarlo de forma eficiente.

Obtención

Para obtener hidrógeno se necesita descomponerlo de algún compuesto que lo contenga (Normalmente agua o algún combustible fósil) siendo totalmente limpio cuando se obtiene del agua.

  • A partir de hidrocarburos: Este método es el que presenta mayor eficiencia de conversión (La energía del combustible a transformar se usa para la transformación), pero también libera emisiones de CO2. Por ejemplo si se convierte gas natural se obtiene un 80% de rendimiento.
  • A partir de agua: La más conocida es la electrolisis, este método es poco eficiente (Alrededor del 30%) por lo que la energía necesaria es más útil usarla cómo electricidad que no transformarla.
  • A partir de energías renovables: Cuando el agua se expone a altas temperaturas (Entre 800º y 1200ºC) esta se descompone en hidrógeno y oxigeno, si usamos una central de concentración solar, cómo la del Hydrosol-2 de la Plataforma Solar de Almería es posible conseguirlo.
  • Termólisis y otras reacciones químicas: En los laboratorios han conseguido crear métodos de producción de hidrógeno a partir de agua mucho más eficientes que la electrolisis, pero ninguno de ellos ha demostrado aún su viabilidad en producción.
  • Reacciones biológicas: Algunos residuos, agua sucia y plantas se pueden convertir en hidrógeno mediante la fermentación de sustratos orgánicos o electrohidrogenesis (Que consiste en una electrolisis ?aditivada? con materia orgánica).
  • A partir de la orina: Un equipo de la Universidad de Ohio publicó un estudio donde afirmaba que la electrolisis de la orina era 3 veces más eficiente que la del agua.

Almacenamiento

El hidrógeno es un gas muy poco denso a temperatura ambiente, esto quiere decir que para almacenar la energía equivalente a la gasolina en hidrógeno necesitaríamos un depósito mucho más grande; para evitarlo se comprime en tanques presurizados, de forma que su densidad sea mayor y necesite menos espacio para almacenar la misma energía. Esto hace el proceso de obtención de hidrógeno más costoso e ineficiente, puesto que se necesita comprimir el gas dentro del tanque.

La otra alternativa es almacenarlo en estado líquido, tal como se hace en los transbordadores espaciales, pero para ello se necesitan depósitos con un gran aislamiento ya que el hidrógeno hierve a -250ºC. Aún así en estado líquido es menos eficiente que la gasolina ya que un litro de esta contiene un 64% más de hidrógeno que el liquido puro.

A todo esto hay que sumar la peligrosidad del hidrógeno, puesto que es uno de los gases más inflamables que existen (Solo superado por el Acetileno) que obliga a extremar la seguridad de los tanques y sistemas de transporte del gas, añadiendo peligro el que su llama sea incolora. El ejemplo más claro de como arde el hidrógeno nos lo dio el Hindenburg.

Usos actuales

Actualmente podemos usar el hidrógeno para dos funciones diferentes: Combustible o generador de electricidad.

Combustible

El hidrógeno es un combustible como la gasolina, por lo que cualquier motor de combustión interna debidamente adaptado podría funcionar con él. Quien más partido le ha sacado desde hace tiempo ha sido la NASA ya que todos los transbordadores espaciales han usado hidrógeno y oxigeno líquido para propulsar sus cohetes internos (No así en los cohetes aceleradores que se usan para el lanzamiento que queman APCP).

El hidrógeno cómo fuente de energía de los transbordadores

La combustión interna del hidrógeno se puede realizar en motores como los actuales de gasolina, con pequeñas modificaciones, dando como únicas emisiones el vapor de agua.

En automoción hay varias empresas que han presentado prototipos de vehículos de combustión alimentados por hidrógeno. En la Wikipedia podéis encontrar la lista de algunos de ellos, pero las empresas que han estado más activa en este campo han sido BMW, que dice ser la primera empresa que ha comercializado un coche propulsado con hidrógeno, aunque, en Diciembre de 2009 anunciaron que dejarían de mantener la flota de los BMW Hydrogen 7 para centrarse en la investigación; y Mazda, que presenté en 2006 el RX-8 Hydrogen RE, un coche propulsado por gasolina o hidrógeno.

Los motores de combustión interna de hidrógeno ofrecen la ventaja de que funcionan igual que los actuales pero son menos eficientes que los eléctricos con pila de combustible al desprender calor, que no es más que energía pérdida.

Generación de electricidad

El uso más prometedor del hidrógeno como energía es el de transformarlo en electricidad mediante una pila de combustible. Este proceso consiste en mezclar hidrógeno con oxigeno a través de unas membranas que separan a los protones de los electrones, obligando a estos últimos a pasar por un circuito externo dónde se genera electricidad, produciendo vapor de agua como único residuo. (Se puede usar cualquier combustible que contenga hidrógeno, pero en este caso también se emitiría CO2)

Pila de combustible - Que Inventen Ellos

Este método es más eficiente que la combustión del hidrógeno presentando un rendimiento del 50%, que pese a ser bueno queda muy lejos del 90% de las baterías convencionales.

Los usos para la pila de combustible son múltiples ya que se plantea como una alternativa a las baterías convencionales al tener unos tiempos de recarga mucho más bajos. Mientras la batería se ha de conectar a la red eléctrica para recargarse la pila de combustible solo necesita ?repostar? hidrógeno para seguir produciendo electricidad.

Aún así el campo más prometedor y en el que se está investigando más es en su utilización en vehículos, ya que como consumidores estamos acostumbrados a no esperar para repostar el coche. En la Wikipedia podéis encontrar una lista de vehículos con pila de combustible y en esta entrada hay algunos ejemplos de barcos que la utilizan.

La primera empresa que comercializará un coche alimentado por pila de combustible es Honda que alquila su FCX Clarity en EE.UU. y Japón.

Otro uso que se está potenciando mucho es su uso como generadores domésticos de calor y electricidad, reemplazando los calentadores de gas, en Japón hay un programa para incentivar su uso en los hogares.

También se plantea su utilización como almacenes de electricidad eólica o solar para utilizarla cuando le conviene a la red y no sólo cuando está disponible, como sucede en la actualidad.

Más información

En el blog Hydrogen Car Revolution podéis seguir la apuesta entre dos científicos sobre la comercialización masiva de vehículos a hidrógeno a partir de 2015.

Fuentes

AZoCleantech: Hydrogen Energy – The Perfect Energy Source for the Future

Wikipedia: Hydrogen economy, Hydrogen production, Dihidrógeno, Pila de combustible

Hindenburg: Juan de la Cuerva – Dirigibles

Imagenes: ORNL, NASA y NIST

12 comentarios para “El Hidrógeno cómo fuente de energía”
  1. Enhorabuena por el artículo. Está bien documentado y redactado. Todo lo que dice es cierto y así es como está ahora mismo el estado de la cuestión respecto al tema del hidrógeno. Yo estoy llevando una investigación al respecto aplicado a la edificación y el planeamiento urbano. Desde mi blog iré informando de los resultados que se obtengan.

    Saludos

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    • @Silvestre Gracias! Suerte con tu investigación y ya nos mantendrás informados.

  2. Jose

    Me llamo mucho la atención lo de la orina un recurso interesante
    Como podría reducir el alto coste de energía que produce un negocio
    Pequeño de hostelería
    Enorabuena por el articuli

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  3. CREO EN LAS INFINITAS CUALIDADES DEL HIDRÓGENO Y ESTOY INTERESADO EN CONOCER FABRICANTES DE GENERADORES, PARA SU DISTRIBUCIÓN DE LOS MISMOS, EN ESPAÑA, ENFOCADOS A CUALQUIER CONSUMO DE GASOIL.
    MI CORREO DE CONTACTO jgaya@magmont.com.
    Castell Universal, s.l. Reus Tarragona España.

    Responder
  4. JOSEP GAYA IBÁÑEZ

    Mi empresa Castell Universal, lleva desde enero del 2.009, provando generadores de hidrógeno, fabricados en España y Latinoamerica, no hemos encontrado ningún fabricante fiable, todo lo encontrado son pequeños talleres que trabajan con herramientas y materias primas domésticas, nadie ha invertido en un molde, cuidado con los DC – HIBRIDS, se trata de una fantasmada de unos sinverguenzas, después de 50 correos de reclamación del generador pagado, recibí un generador con dos agujeros, que salía el hidrógeno y me oxidó la carrocería, no ne enviaron la válvula antirretorno, indispensable como seguridad.
    Desde el més de marzo, estamos fabricando generadores de distensión molecular magnética, estamos obteniendo resultados ha partir de un 10% de ahorro, incluido camiones y embarcaciones de pesca hasta un consumo de 1.300 litros hora.
    El precio del producto, no llega a los 1.000 €. Se amortiza en dos meses de media, tiene 10 años de garantía y una vida indefinida, mientras no se oxide en el caso de los barcos.

    Para más información, contactar con JOSEP GAYA IBÁÑEZ.
    C/ ORIENTE, 32
    43204 REUS – SPAIN
    TEL 34 977 77 39 09
    FAX 34 977 75 39 37
    jgaya@magmont.com
    web en construcción

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  5. Jose Orin

    Empresa Española pionera en todo el mundo diseñando, fabricando y perfeccionando generadores de hidrógeno, líder mundial en ventas en esta tecnología.
    Usando hidrogeno como fuente de energía limpia (energía renovable) con nuestros sistemas de ahorro de combustible lograra en su vehículo ahorrar combustible, más potencia, menos ruido motor, incrementara la vida del motor, convertidor catalítico, bujías, empaquetaduras, extender el tiempo del cambio de aceite, reducir emisiones contaminantes etc.…
    El gas HHO es capaz de liberar un gran potencial de energía y por lo tanto capaz de ahorrar otros tipos de energía (como los de origen fósil) gasolina, gasoil, gas.
    Suministramos sistemas para cualquier motor y cilindrada. Soldadores Oxhídricos, proyectos a medida y mucho más.

    http://www.ecoenergyfuel.com/

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  6. jennifer geney dominguez

    hola soy yennifer y el hidrojeno es muy importante para nosotros los seres humanos

    Responder
    • jose

      respuesta para jennifer geney:PALURDA APRENDE ORTOGRAFIA.

    • FERNANDO LOPEZ

      POR DIOS, ya dejen a la pobre Yennifer en paz

  7. Desdemiignorancia

    Hola.
    Muy completo y didáctico el artículo.

    Hablo sin tener ni ida de química, si me podéis iluminar los entendidos genial.
    Siempre que leo sobre los usos del hidrógeno veo que principalmente terminan en dos:

    1) Pila de combustible:
    En principio todo genial, el Hidrógeno se puede obtener de manera limpia y en la pila para obtener electricidad, el hidrógeno se une al oxígeno y se forma vapor de agua que a su vez se puede volver a utilizar para obtener Hidrógeno.
    Este método lo veo totalmente limpio y sostenible, ojalá que sea el futuro o parte de él.

    2) Quemar el hidrógeno en motores de combustión:
    Ok, en el artículo leo que al quemar el hidrógeno la única emisión es vapor de agua, hasta aquí todo genial pero tengo una duda; ¿No se pierde nada de hidrógeno en el proceso? Se ha transformado materia en energía… En mi pueblo cuando quemas algo queda poco de lo que había originalmente… :P
    Como ya comento hablo desde la ignoracia, simplemente la perspectiva de que quememos alegremente uno de los elementos básicos del agua, componente básico de la vida, pues me da repelús…

    Ya no queda demasiado para acabar con el petróleo, por cierto absurdo que quememos petróleo con la de usos prácticos que tiene en vez de quemar otros combustibles, si tuviera algo de razón en lo que comento de que puede que empecemos a consumir el hidrógeno del planeta tengo claro que dentro de x años el mundo se va al guano…

    En fin, que por favor, sacadme de mi error, supongo/espero que esté equivocado.

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