Escribe el perito Néstor Vidal, quien explicó que recientemente se dio la noticia de que a través de un proyecto de ley el gobierno provincial de Río Negro, busca la creación de un marco que regule y fomente la movilidad sostenible, incluyendo todo tipo de vehículos.

Este marco regulatorio propuesto por la legislatura de Río Negro la que establece una «paulatina transición» del transporte basado en el uso de recursos no renovables (combustibles fósiles) hacia tecnologías basadas en energías más limpias, como la eléctrica, las celdas de combustible (hidrógeno), el GLP o cualquier desarrollo futuro, ahora ¿Qué ente especializado regularía estos tipos de tecnologías innovadora? ¿son 100% seguros?

La tecnología de celda de combustible de hidrógeno ha sido evaluada y discutida por muchas empresas de vehículos eléctricos. Algunas de ellas como BMW, Toyota o Nicola Motor, han apostado al desarrollo de Vehículos Eléctricos de Celdas de Combustible, o FCEV.

Por otro lado, empresas como Tesla y Audi han dicho que el hidrógeno es ineficiente y, en consecuencia, no lo implementarán en sus vehículos.

Vehículos eléctricos

Son vehículos automóviles usados para el transporte de personas o de mercancías, propulsados por uno o más motores eléctricos, usando energía eléctrica almacenada normalmente en baterías recargables.

Los motores proporcionan a este tipo de automóviles un par motor instantáneo, proporcionando una aceleración rápida desde parado y continua. Son también hasta tres veces más eficientes que un motor de combustión interna.

Hidrógeno

El hidrógeno es el elemento químico de número atómico 1, representado por el símbolo H. Con una masa atómica de 1.00797, es el más ligero de la tabla periódica de los elementos. Es el nro. 1 en la tabla periódica tanto en fila como en columna, lo que nos indica que solo tiene una órbita y un solo electrón en ella, es por ello que se forman las moléculas diatómicas.

Este gas es inflamable, incoloro, inodoro, no metálico e insoluble en agua. El Hidrógeno es el elemento químico más abundante, al constituir aproximadamente el 75 % de la materia visible del universo. El Hidrógeno elemental es relativamente raro en la Tierra y es producido industrialmente a partir de hidrocarburos como, por ejemplo, el metano.

El sistema de hidrógeno se basa en el proceso de electrólisis inversa. Los vehículos propulsados por hidrógeno utilizan la conversión química de hidrógeno y oxígeno a electricidad y vapor de agua.

Se convierte en líquido a presión atmosférica aproximadamente por debajo de los 20.390K.y a 200K su densidad es de 76.4 kg/m3 que es 850 veces mayor que la del hidrógeno en condiciones normales lo que permite confinar en recipientes no muy voluminosos, y ahorrar espacio en su almacenamiento.

Es un gas difícilmente licuable (el más difícil después del helio), con la particularidad de que al expandirlo se calienta. Se transporta por tuberías y en contenedores a presión, su compresión es muy peligrosa, pues cualquier fuga puede ocasionar atmósferas explosivas. La licuación del hidrógeno puede hacerse con ayuda de nitrógeno líquido.

El isótopo del hidrógeno más común en la naturaleza es conocido como protio, tiene un solo protón y ningún neutrón. El hidrógeno puede adquirir carga positiva convirtiéndose en un catión llamado hidrón H+ o carga negativa convirtiéndose en un anión conocido como hidruro, H-.

El hidrógeno es uno de los elementos más abundantes en todo el universo, constituyendo aproximadamente el 75% de la materia, uno de los principales elementos que constituyen el agua y de toda materia orgánica. Es el combustible para producir la energía que el sol emite a nuestro sistema solar.

En el sol se producen reacciones de fusión en la que la enorme presión del centro, combinado con las altas temperaturas hacen que el hidrógeno se transforme en helio, produciéndose la energía que irradia gracias al hidrógeno que se quema. El hidrógeno líquido es el elemento hidrógeno en estado líquido.

Es comúnmente usado como combustible en la industria aeroespacial para impulsar sus motores, donde se suele abreviar como LH2, ya que en la naturaleza se encuentra en forma molecular H2.

El hidrógeno líquido también es un método de preservación utilizado en la mayoría de los laboratorios criogénicos, al permitir congelar sustancias casi de inmediato sin dañar las células. Esta información que aporto es sobre las investigaciones realizadas por diferentes estudios sobre la celda de combustible, la cual está diseñada para trabajar como una batería convencional, alimentada con hidrógeno y oxígeno es capaz de producir electricidad, pero a diferencia de las baterías convencionales, seguirá produciendo electricidad en tanto no se agote ese combustible.

Hidrógeno + oxígeno = electricidad + vapor de agua

Una celda o célula de combustible es un dispositivo que convierte la energía potencial química (energía almacenada en enlaces moleculares) en energía eléctrica. Una célula PEM (Proton Exchange Membrane) utiliza gas hidrógeno (H2) y gas de oxígeno (O2) como combustible.

Dado que el O2 está fácilmente disponible en la atmósfera, sólo se requiere suministrar la pila de combustible con H2 que puede provenir de un proceso de electrólisis.

¿Cómo funciona?

El gas de hidrógeno presurizado (H2) que entra en la pila de combustible en el lado del ánodo es forzado a presión a través del catalizador. Cuando una molécula H2 entra en contacto con el platino en el catalizador, se divide en dos iones H+ y dos electrones (e-).

Los electrones se llevan a través del ánodo, donde se abren paso a través del circuito externo (haciendo trabajos útiles como girar un motor) y regresan al lado del cátodo de la pila de combustible.

Mientras tanto, en el lado cátodo de la pila de combustible, el gas de oxígeno (O2) está siendo forzado a través del catalizador, donde forma dos átomos de oxígeno. Cada uno de estos átomos tiene una fuerte carga negativa que atrae los dos iones H+ a través de la membrana, donde se combinan con un átomo de oxígeno y dos de los electrones del circuito externo para formar una molécula de agua (H2O).

En su forma natural, el proceso es técnicamente más eficiente que un motor de combustión interna debido al menor número de pasos que debe tomar para generar energía eléctrica.

Dado que la energía se genera continuamente, la batería es más compacta que una eléctrica tradicional. El único subproducto producido a través de este método de fabricación de energía es el vapor de agua, que sale a través del escape.

Al igual que con muchos vehículos eléctricos, la energía cinética generada por el frenado se convierte en energía eléctrica a través del motor. Esto se conoce a menudo como “poder de recuperación” o “freno regenerativo”.

Ventajas de la tecnología

Al convertir la energía potencial química directamente en energía eléctrica, las pilas de combustible evitan el “cuello de botella térmico” (consecuencia de la segunda ley de la termodinámica) y, por lo tanto, son inherentemente más eficientes que los motores de combustión, que primero deben convertir la energía potencial en calor, y luego en trabajo mecánico.

Los tanques de hidrógeno se pueden recargar fácilmente, y el proceso puede generar un flujo constante de energía. Debido a la baja demanda de automóviles impulsados por hidrógeno, no se han desarrollado suficientemente estaciones de reabastecimiento de éste.

Las emisiones directas de un vehículo de celda de combustible son sólo agua y un poco de calor. No hay emisiones de gases de efecto invernadero como en un motor de combustión interna.

Las células de combustible no tienen partes móviles. Por lo tanto, son mucho más fiables que los motores tradicionales.

La propulsión en los vehículos de celda de combustible de hidrógeno es puramente eléctrica. Prácticamente sin ruido del motor y un arranque enérgico, debido a que los motores eléctricos proporcionan una fuente de energía total incluso a bajas velocidades.

Otra ventaja es el tiempo de carga rápida, que dura aproximadamente 5 minutos. En comparación, los vehículos completamente eléctricos, dependiendo de la estación de carga y la capacidad de la batería, actualmente requieren entre 30 minutos y varias horas para una carga completa.

Por el momento, los vehículos de hidrógeno todavía tienen un alcance más largo que los vehículos puramente eléctricos. Un tanque de hidrógeno lleno durará alrededor de 480 kilómetros

Los retos para la tecnología del hidrógeno

Las previsiones a futuro en lo que se refiere al avance de la tecnología del hidrógeno no son muy halagadoras. Actualmente no existe un plan específico de impulso y desarrollo del hidrógeno, por lo que, por el momento, sigue sin desarrollarse una infraestructura que permita su despliegue como vector energético.

Asimismo, existen otros inconvenientes, como el hecho de que, aunque la celda de hidrógeno se considere una tecnología que genera cero emisiones ya que solo libera a la atmósfera vapor de agua, un tema relevante es cómo se obtienen estas celdas y los medios de producción del hidrógeno.

Según los críticos de esta energía alternativa, el hidrógeno se produce masivamente a partir de combustibles fósiles mediante gas natural, un proceso que genera mucho CO 2, así que, ¿es realmente este combustible tan limpio como parece?

Indudablemente que en la actualidad no hay energía 100% limpia, y que los vehículos eléctricos de batería, como los de Tesla, necesitan cargarse mediante energía eléctrica procedente de la red, y esa electricidad se genera en el conjunto de centrales térmicas, hidráulicas, nucleares y renovables que componen la matriz energética.

Lo cierto es que los procesos de obtención de hidrógeno pueden mejorarse sustancialmente si hubiese más vehículos de hidrógeno circulando por las rutas.

Mientras la red de estaciones de reabastecimiento de combustible para automóviles propulsados por hidrógeno sea tan limitada, la baja demanda de los clientes no permitirá una producción en masa y rentable de vehículos de celda de combustible. La prevalencia de la tecnología también depende en gran medida de la capacidad de fabricar hidrógeno puro. Una variedad de procesos está disponible para este propósito, pero no todos son beneficiosos para el medio ambiente.

La electrólisis puede hacer uso de energía renovable para producir hidrógeno puro sin tener un efecto sobre el medio ambiente. Otros procesos de producción que requieren el uso de combustibles fósiles podrían cancelar un poco sus beneficios ambientales. El costo también parece ser un factor importante que obstaculiza la prevalencia de vehículos propulsados por hidrógeno. Aunque un tanque de hidrógeno puede proporcionar un rango sustancialmente mayor en comparación con un vehículo eléctrico, el precio de compra inicial y el reabastecimiento de combustible pueden ser más costosos.

Según BMW, se necesitan aproximadamente 0.5 kg de hidrógeno para alimentar 42 km de conducción.

¿Quién dominará la competencia?

No es la pregunta clave, ya que la elección de uno u otro dependerá de la infraestructura disponible en cada región ó país, y sobre todo del precio, y eficiencia ó autonomía para cada caso.

Fuente: Néstor Vidal, Centro de Investigación Forense y Tecnología del Tránsito a través de Bariloche 2000