Desarrollan un método para producir hidógeno, el combustible del futuro, a partir de agua y unos pelets de alumnio y galio. No va a ser necesario almacenar el hidrógeno, se forma poco antes de entrar al motor.
(21 Mayo, 2007, U Purdue - CA) Un ingeniero de la Universidad de Puerdue, en el estado de Indiana, Estados Unidos, ha desarrollado un sistema para extraer hidrógeno del agua mediante el uso de pelets de una aleación de aluminio y galio.
Imagen: Jerry Woodall, profesor de la U. de Purdue, al centro, con alumnos de doctorado que trabajan en el perfeccionamiento del método de Woodal.
El hidrógeno, uno de los mejores combustibles imaginables, es usado en los cohetes espaciales y en otros vehículos, pero es muy difícil obtener. Este invento acerca la posibilidad de extraer fácilmente el hidrógeno a medida que se necesita, creándolo directamente en el tanque de combustible del vehículo.
Una vez que el método comience a ser producido industrialmente, bastará cambiar el inyector del motor de gasolina a hidrógeno. El hidrógeno es considerado una de las mejores alternativas entre los combustibles menos contaminantes, especialmente para los automóviles, debido a que sólo emite agua como residuo luego de ser quemado.
A pesar que el presidente estadounidense, George W. Bush, proclamó el hidrógeno como el combustible del futuro, los investigadores aún no encuentran cuál es la forma más eficiente de producirlo y almacenarlo.
Los pelets de aluminio y galio ofrecerían una alternativa, dijo en un comunicado Jerry Woodall, profesor de ingeniería eléctrica y computación de la U. de Purdue, quien creó el sistema.
Muchos dudan si los esfuerzos de investigación de la industria automotriz y del gobierno de EEUU, para el uso del hidrógeno como combustible son sinceros. James Woolsey, el ex-director de la CIA y actualmente un defensor de las energías alternativas recibió una ovación al afirmar en la Clean Energy Venture Summit, que son "una distracción y una pérdida de tiempo". Claro que Woolsey prefiere los vehículos híbridos y el diesel limpio como alternativa.
"El hidrógeno, producido con el nuevo sistema, es generado de acuerdo a la demanda, por lo que sólo se produce lo que se necesita y cuando es requerido", precisó Woodall, quien agregó que el hidrógeno no tendría que ser almacenado o transportado, con lo que se superarían dos grandes obstáculos en el uso del mismo.
Por ahora, los científicos de Purdue consideran que su método podría ser utilizado en artefactos con motores pequeños como los cortacésped. Pero consideran que podría funcionar también en automóviles y camiones.
"Es una de las ideas más viables", dijo en la víspera Jay Gore, profesor de ingeniería y director interino del centro de energía de Discovery Park en Purdue, en una entrevista telefónica. "Es una idea muy simple, pero no había sido desarrollada antes", precisó.
El aluminio no reacciona cuando entra en contacto con el agua, debido a que forma una capa protectora cuando es expuesto al oxígeno. Al añadir el galio se evita que se forme esta película, lo que permite que el aluminio reaccione con el oxígeno del agua. La reacción separa el oxígeno y el hidrógeno del agua, liberando hidrógeno en el proceso.
Lo que queda en el estanque es óxido de aluminio y galio. En los motores, el subproducto que se obtiene en la quema de hidrógeno es agua. "No se producen gases tóxicos", precisó Woodall.
"Nuestro método competirá con la gasolina a 3 dólares el galón aún si el aluminio costara más de un dólar por libra", explicó. Reciclar el óxido de aluminio y desarrollar galio de menor ley reduciría los costes, lo que haría que el sistema sea más asequible, agregó Woodall. De todos modos, dijo Woodall, la mayor capacidad calórica del hidrógeno hará que los motores tengan mejor rendimiento, con lo que los costos para el conductor serán menores.
OBTENIENDO ENERGÍA DEL HIDRÓGENO
Limpio y silencioso:
MINI-TREN A HIDRÓGENO
Taiwán lanza primer tren con motor de hidrógeno .
(13 Abril, 2007 La Tercera / Agencias - CA) El Museo Nacional de Ciencia y Tecnología de Taiwán desarrolló y probó con éxito, un minitren propulsado por celdas de hidrógeno, informó hoy la Agencia Central de Noticias.
Este tren es el primero de su tipo en el mundo y no emite gases contaminantes, por lo que es un importante avance en el uso de energías que no dañen el medio ambiente.
El minitren desarrollado en la isla es también silencioso y no necesita recargas frecuentes, informó el museo.
El premio Nobel taiwanés de Química Lee Yuantze, que fue director durante muchos años del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de Taiwán (Academia Sínica), viajó en el minitren y alabó su eficiencia y el avance industrial y tecnológico que supone.
"Ante la creciente escasez de recursos energéticos es importante que la ciencia desarrolle nuevas fuentes de energía renovables", señaló Lee.
En otras partes del mundo, se están desarrollando también tecnologías para fabricar vehículos con propulsión a hidrógeno.
Ya existen algunos vehículos, en Estados Unidos, Europa y Japón, producidos por las empresas alemanas y niponas, que usan hidrógeno como combustible y no contaminan, ya que sólo emiten vapor de agua.
Sin embargo, esos modelos disponen de un sistema de propulsión muy costoso que no permite su producción comercial a precios asequibles y además no existe aún un método de fabricación y distribución barato de hidrógeno.
Las principales empresas automotrices han establecido grupos conjuntos de investigación y estudio de estándares comunes para el desarrollo de este método de propulsión, que se espera se comercialice en la próxima década.
Existe un grupo de investigación integrado por expertos italianos, españoles y alemanes para desarrollar motores de hidrógeno en colaboración con casas automovilísticas como Mercedes, Ford o Renault.
Entre las ventajas del hidrógeno están las medioambientales, al no contaminar, y también el hecho de que el hidrógeno es una fuente inagotable ya que se obtiene del agua, que es abundante y se encuentra en cualquier lugar del mundo, lo que no sucede con el petróleo.
La celda de hidrógeno es una pequeña central electroquímica que libera energía a partir de la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno. Su grado de rendimiento es muy alto aunque para producir el hidrógeno se debe gastar energía, la que generalmente es aportada por centrales eléctricas, si éstas fuesen de origen renovables, el ciclo completo no causaría daños ambientales.
OBTENIENDO ENERGÍA DEL HIDRÓGENO
(Actualizado - Mayo, 2007) El hidrógeno es utilizado como combustible en diversos procesos industriales y como fuente de energía. Muchos cohetes, como el Trasbordador de la NASA y el Ariane 5 europeo utilizan el hidrógeno líquido, LH2, como combustible.
El hidrógeno existe naturalmente como una molécula formada por dos átomos de H, llamada H2. Aunque es abundante en la naturaleza, y es el elemento más común en el universo, en la Tierra se encuentra en forma pura en escasas cantidades, en cambio forma parte de muchas moléculas, orgánicas e inorgánicas.
El H2 es un "trasmisor de energía", lo que significa que almacena y transporta energía generada en una planta productora hasta su lugar de aprovechamiento. Es similar a la electricidad, que es producida en una planta generadora y llevada hasta su lugar de uso por cables, donde se ocupa en activar motores, calefactores o aparatos eléctricos, como un computador.
Para su obtención y utilización, el H debe ser primero separado de otros elementos, almacenado y transportado. Como fuentes de hidrógeno, se utilizan actualmente agua, biomasa y gas natural.
Al ser el hidrógeno un gas, conviene almacenarlo en estado líquido, para lo cual es necesario presurizarlo, enfriarlo y mantenerlo a 253°C bajo cero (- 253°C / 20 K / -423.17 °F), con lo que llega a ocupar la milésima parte de su volumen. El hidrógeno líquido se abrevia: LH2. Tambié puede ser almacenado comprimido en tanques.
Tiene una densidad de energía, menor que la gasolina. Se requieren cuatro litros de LH2 para obtener la misma energía de un litro de gasolina. Por otro lado es el elemento más liviano de la naturaleza debido a su baja densidad, 0,078 gr/cm3, es muy liviano y un litro de LH2 pesa solo 0,07 kg o 70 gramos, a una temperatura de 20 K. Un litro de agua, con una densidad de 1 gr/cm3 pesa 1 kilo y un litro de gasolina, de densidad 0,75 gr/cm3 pesa 750 gr.
Las ventajas del H2 es que por kilo almacena unas 2,6 veces más energía que la gasolina, la desventaja es que se necesitan una 4 veces en volumen para dar la misma cantidad de energía. Un estanque de 57 litros de gasolina pesa 40 kilos. El correspondiente estanque de hdrógeno sería de 227 litros y pesaría sólo 15,4 kilos. (Datos de John McCarthy de la U. de Stanford).
Los métodos más comunes de producción de hidrógeno son: reformado por Vapor y la electrólisis. El sistema más común y económico utilizado actualmente es el primero, aquí el hidrógeno se extrae del metano (CH4) generando monóxido (CO) y dióxido de carbono (CO2), dos importantes gases de invernadero, por lo que se descarta como el sistema que deberá utilizarse en el futuro.
La electrólisis, es un proceso donde se rompe la molécula de agua (H2O) para extraer el hidrógeno mediante la electricidad. No genera emisiones contaminantes, fuera de las que se producen al generar la electricidad utilizada. Aunque produce un hidrógeno de gran pureza, es todavía un sistema muy caro, aunque se investigan formas de reducir el costo.
La producción de hidrógeno es uno de los temas candentes de la investigación científica y tenológica actual. Se ha pensado incluso en utilizar algunas algas y bacterias que producen hidrógeno como parte de sus metabolismos.
Para que el uso del hidrógeno como combustible sea verdaderamente útil en la reducción del calentamiento global, la electricidad que se utilice en el proceso de electrólisis para su obtención, no debe ser generada a través de la quema de combustibles fósiles.
El hidrógeno es el combustible ideal, ya que se puede producir en plantas grandes y pequeñas, utilizando recursos que están disponibles en todo el mundo. De ser posible bajar el costo de su producción por electrólisis u obtenerlo por otro sistema no contaminante, permitiría reemplazar los combustibles fósiles, que son escasos, caros y contaminan la atmósfera con gases de efecto invernadero.
Se puede obtener energía del H2 quemándolo, en un motor de combustión interna o por electrólisis, de la cual se obtiene electricidad que se puede ocupar en hacer funcionar un motor eléctrico.
Imagen: Esquema de una celda productora de energía eléctrica con hidrógeno por electrólisis. (EIA)
"Al utilizar hidrógeno puro, las celdas de combustibles funcionan con una eficiencia del 75 por ciento, comparadas al 40 por ciento obtenido con hidrógeno extraido de combustibles fósiles, y un 25 por ciento con motores de combustión interna", afirma Jerry Woodall, profesor de la Universidad de Puerdue.
OBTENCIÓN DEL H POR REACCIONES QUÍMICAS
Algunas reacciones químicas también permiten separar el H del agua, como la que se produce con una aleación de aluminio y galio, alumina, descubierta por Jerry Woodall, un ingeniero de la Universidad de Puerdue, en el estado de Indiana, Estados Unidos. Este proceso, aún en su fase experimental, permite extraer hidrógeno del agua mediante el uso de pelets de una aleación de aluminio y galio.
Este invento acerca la posibilidad de extraer fácilmente el hidrógeno a medida que se necesita, creándolo directamente en el tanque de combustible del vehículo de acuerdo a la demanda, por lo que "sólo se produce lo que se necesita y cuando es requerido", afirmó Woodall, el descubidor del método.
Cuando se agrega agua a los pelets, el aluminio de la aleación reacciona debido a la fuerte atracción que tiene por al oxígeno del agua.
Usualmente el aluminio no reacciona cuando entra en contacto con el agua debido a que se forma una capa protectora de óxidos en la superficie del metal cuando es expuesto al oxígeno, impidiendo que la reacción continúe. Al añadir galio a la aleación se evita que se forme esta película, lo que permite que el aluminio reaccione con el oxígeno del agua. La reacción separa el oxígeno y el hidrógeno del agua, liberando hidrógeno en el proceso.
Lo que queda en el estanque es óxido de aluminio y galio. En los motores, el subproducto que se obtiene en la quema de hidrógeno es agua. "No se producen gases tóxicos", precisó Woodall. Como el galio no participa en la reacción es posible recuperarlo y volver a utilizarlo una y otra vez.
La reacción del alumnio con el agua es muy energética: "Por cada kilo de aluminio se obtienen unos 5 kilowatt horas de energía en la forma de combustión de H y más de 4 kilowatt horas de energía en calor de la reacción del Al con agua. Un automovil de tamaño medio con un tanque lleno con 159 kilos de pelets de aluminio-galio (alumina), (350 libras de aluminio) podría realiza un viaje de 563 kilómetros a un costo de $60 dólares, asumiendo que el alumina es reconvertido a Al en una planta al costado de una central de energía nuclear". Afirma Woodal.
Comparando con la tecnología convencional: Por un kilo de gasolina se obtienen 13,2 kilowatt horas de energía en la forma de combustión, 2,5 veces la energía producida por un kilo de Al. Por lo que necesitaría unas 2,5 veces más peso de Al para obtener la misma cantidad de energía.
Woodal sostiene que los beneficios son que se usa un recurso que el Estados Unidos es abundante y económico. "Si sólo se utiliza la energía de la aleación de alumina, se necesitará el mismo espacio que ocupa el tanque de gasolina y el peso extra será equivalente a otro pasajero, aunque un pasajero bastante pesado".
Otras empresas e institutos buscan también la forma de obtener hidrógeno con reacciones químicas, como Ecotality que ha desarrollado un sistema de la NASA para producir hidrógeno con agua y pelets de óxido de magnesio. La firma de New York, Signa Chemistry, por otra parte, afirma que puede sacarlo de una solución en polvo de sodio y silicio, a la que se le agrega agua.
(4 Abril, 2008, Boeing - CA)Un avión tripulado y propulsado por pilas de hidrógeno ha sobrevolado hoy el cielo de Castilla-La Mancha.