Hidrógeno es el combustible primario de muchos vehículos. Está compuesto de moléculas de hidrógeno y es usado para generar combustible para un motor de combustión interna. Esto es hecho principalmente a través de un proceso llamado reformado químico del combustible. El hidrógeno generado también puede ser usado para producir electricidad, a la vez que produce vapor de agua como único desecho. Esto hace que los vehículos con combustible de hidrógeno sean respetuosos con el medioambiente.
La pila de combustible (FC o FCE) es un dispositivo que convierte la energía química contenida en combustibles (hidrógeno, metanol, gas natural, entre otros combustibles) a energía eléctrica. La pila de combustible genera electricidad a través de una reacción química sin la necesidad de combustión. Esto hace que las pautas de emisión sean mucho más bajas. Esta tecnología es una excelente alternativa para los vehículos eléctricos alimentados por baterías con combustible respecto a la energía química.
Su funcionamiento es muy sencillo: los combustibles líquidos se mezclan con aire y entran en la pila de combustible. Los materiales de la pila transfieren el combustible químico a la electricidad, proporcionando energía para un motor eléctrico o motor de combustión interna. Los residuos de los gases son eliminados por un sistema de filtrado y oxígeno, lo que permite que el vehículo sea mucho más limpio para el medio ambiente.
Otra característica importante de la pila de combustible es que el vehículo no necesita mucho tiempo para cargar. Esto se debe a las bajas tasas de energía requeridas para cargar estos combustibles. Generalmente, uno sólo necesita llenar el tanque de combustible para que el vehículo esté listo para rodar. Esto lo convierte en una opción atractiva para los conductores que tienen prisa.
La pila de combustible ofrece muchas ventajas a los propietarios de vehículos, como menores emisiones y una carga más rápida que las baterías. Estudios recientes demuestran que, con la tecnología adecuada, se pueden significativamente reducir los costos de energía y mantenimiento. Esto garantiza un viaje rápido, seguro y sin preocupaciones para los conductores.
El hidrógeno es un recurso energético limpio, libre de emisiones contaminantes y de carbono, que se emplea para fabricar carburantes y otras formas de energía para los vehículos. Su combustión produce una gran cantidad de energía, con un simple subproducto de vapor de agua, lo que sigue siendo ambientalmente muy favorable en términos de emisiones. En comparación con los combustibles fósiles, como el gas, el diesel o la gasolina, el hidrógeno produce muchas menos emisiones nocivas a la salud, contribuyendo al mejoramiento de la calidad del aire.
La única emisión real del hidrógeno es agua. Esto significa que los vehículos de hidrógeno no emiten monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx), ni otros productos químicos altamente perjudiciales para la salud humana. Los vehículos de combustibles fósiles contaminan el aire con estos productos, pero los vehículos de hidrógeno no tienen ese problema. Esta característica los hace un candidato prometedor para aplicaciones relacionadas con el medio ambiente.
Por otro lado, el hidrógeno también es un gas combustible con una velocidad de liberación de energía relativamente baja. Esto significa que los motores a hidrógeno emiten menos calor en comparación con los motores convencionales que utilizan combustibles fósiles. Debido a que los motores a hidrógeno no emiten sustancias nocivas como los combustibles fósiles, eso se traduce en la producción de menos calor y menos dióxido de carbono, contribuyendo de esa manera al mejoramiento del calentamiento global.
El combustible de hidrógeno ofrece una alternativa viable para reducir las emisiones generadas por los motores a combustible fósiles. A medida que se van desarrollando mejores tecnologías para producir combustible de hidrógeno de una manera más eficiente, la cantidad de emisiones generadas por los vehículos se reducirá y proporcionará un mejor ambiente para este planeta. Con el tiempo, la gente podrá beneficiarse de la utilización del hidrógeno como una fuente importante de combustible para su transporte.
El repostaje o recarga del hidrógeno se realiza a través de un dispositivo llamado cargador o generador de hidrógeno, los cuales conectan la celda de combustible al vehículo. El debe soportar un flujo de combustible para asegurar la combustión adecuada en el vehículo, sin provocar sobrecalentamiento. La recarga completa puede llevar varios minutos, pero el resultado depende del poder del cargador.
El recargado de hidrógeno presenta la misma seguridad que en un coche de gasolina, con los mismos protocolos de suministro, almacenaje e infraestructura. Racionadores externos variarán los flujos de hidrógeno y el control de encendido garantizará la seguridad de los conductores. Sin embargo, hay algunos riesgos al repostar que deben ser tomados en cuenta para evitar lesiones o daños a la propiedad. Las estaciones de repostaje siempre deben contar con sistemas de detección de fugas, para evitar la acumulación de gas.
Si el usuario se encuentra lejos de una estación de recarga, los vehículos de hidrógeno se pueden recargar de forma portátil, con una botella extintora pequeña llamada botella de oxihidrógeno. Esta alimentará el vehículo con una cantidad menor de combustible, permitiendo una distancia más corta de viaje. Esta técnica de recarga portátil es útil para los viajeros de larga distancia y para aquellos que deseen reforzar con rapidez su combustible en carreteras solitarias.
El precio del hidrógeno varía ampliamente en función de si se está utilizando industrialmente o para el transporte. En la mayoría de los casos, el hidrógeno que se utiliza para alimentar vehículos de combustión mucho más caro que los combustibles tradicionales, tales como la gasolina, el diésel y el petróleo. El precio también puede variar dependiendo de la región y la disponibilidad del hidrógeno.
En términos generales, el precio del hidrógeno para los vehículos de combustión oscila de entre 11 hasta 24 veces más caro que los combustibles tradicionales por libra. Si bien esto podría ser un problema para aquellos conducen vehículos alimentados por hidrógeno debido a la baja eficiencia, hay algunas formas en las cuales los ahorros pueden compensar ese costo inicial. Por ejemplo, los vehículos que funcionan con hidrógeno no tienen motor de combustión, requieren menos mantenimiento que los que sí tienen, además de no tener que depender de la gasolina y otros combustibles.
Es importante tener en cuenta que los costos del hidrógeno también dependen de la cantidad que se compra. Cuanto mayor sea la cantidad de hidrógeno que se compra al mismo tiempo, más barata será la compra por libra. Esto también se aplica a lo que obtienen los distribuidores a granel; una vez que les ofrezca cantidad suficiente, el precio de cada libra de hidrógeno podría bajar significativamente.
Las estaciones de servicio juegan un papel importante en el uso diario del hidrógeno. Estas estaciones son similares a los centros de suministro de gasolina, pero contienen tanques para contendiendo el gas hidrógeno. Estas estaciones deberían estar equipadas con equipos seguros para medir la calidad del gas hidrógeno y los dispositivos para cargar los tanques de los vehículos con hidrógeno.
Las entidades locales pueden apoyar el desarrollo de estas estaciones de servicio, ofreciendo incentivos financieros y asistencia técnica para apoyar el uso de vehículos con hidrógeno. También pueden apoyar programas que promuevan el uso y la investigación de vehículos con hidrógeno.
En áreas con elevada densidad de tráfico, como el noroeste de los Estados Unidos, se está invirtiendo en la construcción de estaciones de servicio que aporten hidrógeno a los vehículos. Esto ayuda a satisfacer las crecientes necesidades de vehículos con hidrógeno tanto a nivel local como abasteciendo a otros estados. Los estados que han comenzado recientemente a invertir en estas estaciones de servicio y en el desarrollo de una red de distribución de hidrógeno son California, Washington, Oregón y Colorado.
El hidrógeno es uno de los elementos químicos más ligeros, con un peso atómico de 1. Volátil como gas, dependiendo de la temperatura el peso de 1 metro cúbico de hidrógeno puede variar entre 0,089 y 0,092 g/cm3. Estas variaciones en el volumen dependen de la presión almacenada, generalmente entre 200 y 300 bares. El volumen en metro cúbico a 20 grados celsius y a presión normal es aproximadamente 0,112 g/cm3.
El hidrógeno es un gas excellentemente compresible, con una capacidad de comprensión que supera ampliamente la de la mayoría de los combustibles convencionales. Por lo general, se emplea en vehículos a presión elevada, desde 800 bar hasta 5000 bar, aunque esta presión depende del modelo y sistema de almacenamiento.
Debido a la extraordinaria relación volumen-energía de los sistemas con hidrógeno, se requiere un gran volumen para contener la misma cantidad de energía que cualquier combustible convencional, especialmente para los vehículos eléctricos. Por lo tanto, los vehículos que usan hidrógeno necesitan grandes tanques para almacenar grandes cantidades de gas, por lo que los vehículos de hidrógeno a menudo tienen dimensiones mayores que los vehículos convencionales.
La seguridad de conducir vehículos alimentados por hidrógeno es una consideración importante para los fabricantes de automóviles. Si el hidrógeno no se almacena y maneja con seguridad, puede ser una amenaza para la salud y el medio ambiente. Para usar hidrógeno seguro en los vehículos, los fabricantes tienen que asegurar que los vehículos estén equipados con sistemas de detección de fugas, reglas de almacenamiento y dispositivos de seguridad para prevenir accidentes.
Los sistemas de detección de fugas detectan e identifican fugas de hidrógeno y alertan al conductor acerca de la situación. Estas alertas permiten que el conductor para salir del coche o tome otras medidas preventivas para evitar graves incidentes. Además, los vehículos alimentados por hidrógeno deben estar equipados con dispositivos de seguridad como sensores de nivel bajo de combustible y apagado de emergencia, para garantizar la seguridad al volante.
Otra consideración importante es la seguridad del combustible almacenado. Existe el riesgo potencial de fuego o explosión, así que es importante tener recomendaciones de almacenamiento apropiadas. Los fabricantes de vehículos también tienen que implementar reglas que permitan la disposición segura de residuos de combustible inflamable (FEC) para evitar contaminación ambiental.