¿Por qué el uso de hidrógeno como combustible de transporte parece más desafiante que la electricidad o los combustibles fósiles?

Dejando de lado la practicidad y el costo de los sistemas de hidrógeno, la inercia de la infraestructura es un gran problema.

Llevamos 150 años desarrollando sistemas para extraer, procesar, transportar, vender y utilizar petróleo y gas. Hay muchos billones de dólares de activos existentes y sistemas de distribución en su lugar. Por lo tanto, un proyecto de petróleo de aguas profundas de $ 5-10 mil millones es realmente una inversión muy pequeña en relación con la infraestructura a la que estará vinculado. Las principales regiones petroleras costa afuera como el Golfo de México ya están entrecruzadas con una telaraña de tuberías, carriles de helicópteros y canales de envío. Por lo general, un nuevo proyecto petrolero puede pasar una línea de derivación hasta la línea troncal más cercana, y ya está listo para comenzar a bombear. Eso hace que sea económico perseguir proyectos pequeños y proyectos grandes: el ecosistema de servicios de soporte y las estructuras principales de infraestructura están en su lugar y listos para la expansión.

Del mismo modo, la electricidad ya se entrega directamente a todos los edificios del mundo desarrollado. Los autos eléctricos son simplemente un nuevo uso final para una red de distribución de energía existente. Eso es fácil. Cualquier crecimiento del sistema necesario será incremental. Y la propuesta de valor es bastante sencilla: algunas personas ya consideran que los autos eléctricos son mejores que los autos convencionales, por razones de costo de combustible o de rendimiento.

Por otro lado, la construcción de un sistema de hidrógeno a escala continental (producción, transporte, base de usuarios finales) requerirá muchos billones de dólares de inversión para impulsar el sistema para ser competitivo con los hidrocarburos. No se puede construir una planta de producción de hidrógeno sin una red de transporte, y no se puede construir una red de transporte sin usuarios finales, y los usuarios finales no comprarán celdas de combustible de hidrógeno sin un suministro seguro de hidrógeno. Cada proyecto de hidrógeno también debe asumir la carga significativa de construir una infraestructura inexistente. No puede colocar un proyecto pequeño en el sistema, porque todavía no hay un sistema.

Y no hay justificación económica para construir la infraestructura. ¡El hidrógeno no hace nada más barato y no hace nada nuevo! Es solo un reemplazo 1 por 1 para un sistema que ya está funcionando bien. La razón única y solitaria para construir una red de combustible de transporte de hidrógeno es para las emisiones de gases de efecto invernadero, para reducir las externalidades negativas de los combustibles fósiles. Pero, por definición, las personas que toman las decisiones de compra del sistema no sienten externalidades negativas, por lo que nadie que use hidrocarburos tiene ningún incentivo económico directo para cambiar. Quizás los gobiernos algún día utilizarán los impuestos al carbono para internalizar los costos de las emisiones de gases de efecto invernadero, pero eso todavía no significa que el hidrógeno sea más barato que la gasolina.

Finalmente, ¿de dónde sacas todo el hidrógeno? Solo hay dos formas significativas de producirlo:

  • De la reforma de vapor de metano, lo que significa que todavía está utilizando gas natural para suministrar la energía de transporte.
  • Al dividir el agua, lo que significa que todavía está utilizando electricidad para suministrar energía de transporte.

El hidrógeno no es una fuente de energía, es un sistema de entrega. No necesitamos otro sistema de entrega. Ya tenemos tres de ellos: para hidrocarburos líquidos, hidrocarburos gaseosos y electricidad. Construir otro sistema de entrega es un desperdicio.

En resumen , los sistemas de hidrógeno enfrentan obstáculos casi insuperables porque:

  • Todo tiene que ser construido desde cero para reemplazar> 100 años de infraestructura existente
  • Existe un enorme problema de gallina o huevo entre los productores y los usuarios finales para poner en marcha un sistema de este tipo.
  • No hay una propuesta de valor para los usuarios finales, por lo que no hay un motor para el crecimiento orgánico del sistema.
  • En realidad no es una fuente de energía, solo un intermediario entre las fuentes de energía y los usuarios finales.

Y eso es todo incluso antes de considerar los problemas tecnológicos específicos, que la respuesta de Josh Velson cubre bastante bien.

Los sistemas de hidrógeno son poco más que una pérdida de dinero de los contribuyentes y recursos de I + D. La única razón por la que lo financiamos es porque los políticos piensan que suena genial.

Si bien el hidrógeno podría ser más eficiente en la etapa de convertir el potencial químico en trabajo, el hidrógeno es una bestia para manejar y distribuir en comparación con los combustibles fósiles. El hidrógeno es difícil de almacenar y transportar porque es menos denso, más permeable y más dañino para el metal que cualquier otro combustible considerado seriamente.

El bajo nivel de densidad requiere algún tipo de solución de almacenamiento de adsorción en vehículos o presiones muy altas (y la mayoría de las veces, ambas). Esto aumenta el peso y el costo de los sistemas de almacenamiento porque los recipientes a presión deben tener un espesor de pared más alto, más refuerzo y muchas más características de seguridad que los recipientes atmosféricos (como los tanques de gasolina convencionales).

Una segunda característica del hidrógeno que dificulta su manejo es su permeabilidad. Esto es una simplificación excesiva, pero el hidrógeno molecular es lo suficientemente “pequeño” como para que pueda pasar a través de materiales más o menos impermeables a otros gases, incluso con un sello hermético. Como resultado, el hidrógeno puede escapar fácil y rápidamente a través de casi todos los tipos estándar de metales utilizados para construir vehículos, tanques de combustible. y tuberías; su presión parcial en la atmósfera es lo suficientemente baja que prácticamente cualquier concentración significativa de hidrógeno implica que habrá fugas. Cualquier tubería de hidrógeno está condenada a perder su producto precisamente por esta razón. Un reverso que hice en la universidad sugirió que a presiones de tubería y especificaciones para gas natural, un tramo de 100 millas de tubería de hidrógeno de 20 “de diámetro perdería más de la mitad de lo que transportaba al medio ambiente en estado estacionario Eso no es algo que promueva la operación económica.

Una tercera dificultad es el hecho de que el hidrógeno es muy perjudicial para los materiales, especialmente los metales, utilizados en automóviles, tuberías y estaciones de bombeo. La fragilidad del hidrógeno es un fenómeno que ocurre cuando el hidrógeno molecular se acumula en los metales. El ingreso de hidrógeno reduce severamente la ductilidad y la capacidad de carga de los metales, y puede causar grietas y fallas catastróficas frágiles en tensiones por debajo de la carga de rendimiento normal. Es prácticamente indetectable hasta el fracaso. El metal más vulnerable es el acero de alta resistencia. Las personas que deben transportar hidrógeno generalmente usan metales mucho más caros como el acero de aleación de cromo-molibdeno para evitar daños por hidrógeno.

Solo para enfatizar, la fragilidad del hidrógeno se ignora bajo su propio riesgo. Una historia de Emeryville, CA muestra por qué. “Ocho meses después de que la planta se abriera como modelo para impulsar los autobuses de celdas de combustible de hidrógeno, [una válvula que usaba material que se sabía que era vulnerable a la fragilidad del hidrógeno] falló, goteando hidrógeno en el aire que se incendió, explotó y luego se quemó durante dos horas”.

Compare todo esto con las baterías. Las baterías pierden su carga mucho más lentamente y no imponen multas al costo en función de la selección de materiales. Las baterías no son recipientes a presión y no tienen las preocupaciones de seguridad asociadas o las penalizaciones de peso. Las baterías no explotan si alguien usa acero al carbono en la carcasa en lugar de un tipo de aleación que es un orden de magnitud más costoso. Sobre todo, la electricidad hasta ahora solo requiere que nuestras líneas eléctricas existentes se transporten, y para pérdidas mucho menores que para el hidrógeno.

Este último punto es clave. Quizás en la situación artificial en la que un vehículo eléctrico y un vehículo de hidrógeno se sientan uno al lado del otro en puntos de distribución completamente funcionales, el vehículo de hidrógeno podría terminar mejor, pero esa situación no existe . El hidrógeno es mucho menos práctico que los vehículos eléctricos simplemente porque:

  • la infraestructura masiva requerida para la distribución ya existe para la electricidad y no para el hidrógeno
  • incluso si se construyera la infraestructura para el transporte de hidrógeno a larga distancia o el almacenamiento a gran escala, desperdiciaría hidrógeno como un grifo con fugas desperdicia agua en comparación con las líneas de electricidad de alto voltaje ya existentes
  • El único método práctico para garantizar que el hidrógeno no se pierda en el medio ambiente durante el almacenamiento a largo plazo es producirlo en el sitio, y eso requiere costosas unidades modulares modulares de metano de vapor. Pero incluso eso pierde el punto: si va a pasar por todos los problemas para obtener un suministro confiable de metano en cada estación de servicio, también podría quemar el maldito metano en un vehículo de gas natural.

Todo esto es para decir que estoy totalmente en desacuerdo con su presunción de que los vehículos de hidrógeno son más prácticos que los vehículos eléctricos; de hecho, es al revés. Ni siquiera está claro para mí que los automóviles de hidrógeno tengan un tiempo de carga apreciablemente más rápido porque las soluciones de almacenamiento de hidrógeno más eficientes en peso son adsorbentes y requieren un tiempo significativo para alcanzar el equilibrio.

El blogger de ED Times, Pranav Mehra, acaba de bloguear sobre eso ayer.

Celdas de combustible de hidrógeno o electricidad: ¿cuál es el futuro de la humanidad?

En los últimos años, ha habido un cierto aumento en el tipo de personas que encuentran emocionante el reciclaje, que usan zapatos hechos del basurero del macaco de cola de león y comen espárragos con algunas lombrices de tierra hervidas. Y dan el mensaje de que no tienen nada apasionante en sus vidas y que no son el tipo de personas con las que le gustaría cenar. Los llamo orgullosamente los “Ecomentalistas”.

Ahora, al parecer, la gente ha comenzado a ver la “electricidad” como el futuro, que anunciará el nuevo y brillante amanecer del automovilismo eléctrico silencioso y sin emisiones, donde nadie muere y los municipios parecen los modelos que hacen los arquitectos cuando solicitan permiso de planificación.

Sin embargo, hay una pequeña falla, que es que todo es solo una fachada. SOMOS demasiado dependientes del petróleo. Y el hecho es que la solución a largo plazo no es eléctrica sino hidrógeno.

Pero a los gobiernos no les gustan las soluciones a largo plazo. Les gusta “Jugaad” porque si todo se hace de manera adecuada, se volverán inútiles. Entonces, en lugar de una solución a largo plazo, todos se han subido al carro híbrido / eléctrico, ofreciendo descuentos e incentivos a las personas que compran Mahindra Reva E2O o Toyota Prius.

Leer más: Células de combustible de hidrógeno o electricidad: ¿Cuál es el futuro de la humanidad?

Lo que es difícil de creer y aún más difícil de digerir es que la solución a la crisis energética la encontrará un automóvil que tenga un motor de gasolina normal con un motor eléctrico que dependa de un pesado banco de baterías. No tiene sentido. La razón detrás de una declaración tan audaz es que esta solución no es realmente una solución, sino un problema, ya que el consumo discreto a nivel de los hogares no dará como resultado un consumo discreto a nivel nacional. Después de todo, “boond boond se sagar definitivamente bann jayega”.

Reconociendo el “Elefante en la habitación”

Ahora, la razón principal por la que no estoy a favor de los vehículos eléctricos (EV) es que requieren “electricidad” para funcionar. Y el simple hecho del asunto es que el EV enchufable se puede cargar con un enchufe de 13 A en su garaje que enviará la demanda de electricidad a través del techo y que será un problema para ciudades como Delhi y Mumbai que enfrentan escasez de energía y apagones incluso hoy.

Sin embargo, no es el único problema. La ironía es que para salvar nuestros recursos naturales, es decir, carbón y gas, queremos cambiar a energía eléctrica, pero lo que se olvida es que para llenar esas cajas de fósforos eléctricos se usa la misma electricidad que se ha generado en las centrales térmicas que use carbón y libere una enorme cantidad de humo y humos.

Entonces, ¿qué planeamos exactamente ahorrar? ¿Recursos naturales? ¿Sin dinero? No. ¿Calidad del aire? Ehh..No!

Entonces, ¿por qué no hidrógeno? Es el elemento más abundante en la naturaleza y también lo único que sale del tubo de escape es el agua. Lo que hará que el Johnny Polar sea feliz y emocionado.

¿Tusshar Kapoor mejor que Ranbir Kapoor?

Piénselo como entonces, en los años 90, cuando la gente comenzó a creer que Tusshar Kapoor sería la próxima gran estrella, pero, hasta donde recuerdo, eso no sucedió. ¿Lo hizo? Igual es el caso con la tecnología eléctrica, es el Tusshar Kapoor del mundo tecnológico. , el hecho de que sea el cerebro de los eco-mentalistas no cambia la inevitabilidad de esto. Las pilas de combustible de hidrógeno son más viables como una alternativa a largo plazo porque

A) Son amigables con el medio ambiente y fácilmente disponibles. B) Son hasta un 65% más eficientes en la generación de electricidad y se llenan mucho más rápido en comparación con los EV C) Podría salvar el medio ambiente y aún así no parecer tonto y poco interesante porque las celdas de combustible de hidrógeno suenan bien, suena genial. Tony Stark no se vería genial si su traje fuera impulsado por Duracell. Igual es el caso con los automóviles.

Honda probó suerte y se le ocurrió el FCX Clarity, que puede considerarse como uno de los mayores logros de todos los tiempos y, según yo, es similar a Ranbir Kapoor, lo que significa que es brillante. ¿Cuál es el daño en eso? Porque al final del día, a nadie le gusta Tusshar Kapoor.

Fuente: Inicio – ED Times | El blog juvenil

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Notas al pie

[1] Celdas de combustible de hidrógeno o electricidad: ¿Cuál es el futuro de la humanidad?

Breve y simplemente hay dos problemas principales con el hidrógeno como combustible. En primer lugar, se quema demasiado rápido. ¡Si el hidrógeno tuviera un octanaje, sería alrededor de 500! Usarlo para la combustión general es complicado, aunque posible.

El segundo problema principal es el almacenamiento y el transporte. El hidrógeno tiene una baja densidad de energía. Para un volumen dado de gas, no contiene mucha energía, por lo que debe almacenarse como líquido o a alta presión. La opción criogénica requiere una gran inversión de energía y ambas requieren una contención especializada, empeorada por el hecho de que el hidrógeno puede exprimir a través de los espacios en los átomos de materiales sólidos, como el acero. Además, el hidrógeno puede fragilizar algunos metales, haciéndolos propensos a fallar. Los materiales frágiles y las altas presiones no son confortables compañeros de cama.

Probablemente porque lo es.

Según el Departamento de Energía, hay 1600 millas de tuberías de hidrógeno que sirven a grandes usuarios de hidrógeno, principalmente en la costa del Golfo. (Las industrias petrolera y química usan MUCHA hidrógeno).

Tienen tres problemas

Primero, el hidrógeno hace que el acero sea frágil. Están tratando de encontrar un nuevo material para hacer que las tuberías salgan de eso. Piensan que una tubería hecha de alguna forma de fibra de vidrio es la solución. Desafortunadamente, el hidrógeno también fragiliza todas las resinas de fibra de vidrio disponibles actualmente.

A continuación, las tuberías de hidrógeno tienen fugas de hidrógeno. Se filtra por defectos tan pequeños que retendrán todo lo demás … agua, aire, lo que sea. (Recuerde, la molécula de hidrógeno es más pequeña que cualquier otra partícula). Si no puede encontrar lugares para escapar, producirá sus propias fugas.

Y finalmente, los compresores que usan para el hidrógeno son realmente caros y no duran mucho porque … sí, lo adivinaron, el hidrógeno también los fragiliza.

La ÚNICA ventaja que tiene el hidrógeno sobre cualquier otro combustible es que no contiene carbono, por lo que no producirá gases de efecto invernadero cuando lo quemes. (Por otro lado, hay dos formas principales de producir hidrógeno … la reforma de vapor de metanol y el proceso de cloralkali para producir hidróxido de sodio a partir de salmuera. La reforma de vapor produce dióxido de carbono. El proceso de cloralkali produce cloro e hidróxido de sodio … lo cual no es malo porque es por eso que está ejecutando el proceso en primer lugar, pero si está ejecutando una célula de cloralkali para el hidrógeno, tendrá mucho más cloro y lejía de los que puede vender). La desventaja es, en términos volumétricos El hidrógeno es un combustible horrible. Según el Departamento de Energía, un galón de hidrógeno a 3000 psi contiene 6500 Btu de energía. Un galón de metano a la misma presión contiene 38,000 Btu, un galón de gasolina contiene 125,000 Btu y un galón de diesel 130,000 Btu.

Hay alternativas, por supuesto. Podríamos proponer el uso de hidrazina, que contiene nada más que nitrógeno e hidrógeno, como combustible de motor incapaz de producir gases de efecto invernadero … pero si realmente quiere venderle hidrazina a las personas para poner en sus autos, es más tonto de lo que parece.

No estoy de acuerdo con la mayoría de estas respuestas.

Un panel solar que utiliza un ánodo / cátodo recubierto de níquel o platino para realizar la electrólisis del agua puede empujar el hidrógeno resultante hacia cualquier compuesto de hidruro metálico con una simple presión de agua, lo que le da al compuesto metálico una densidad de energía 4% mayor (por kilogramo) sobre la gasolina. En el caso del hidruro de litio, un simple elemento calefactor puede liberar este hidrógeno a demanda, lo que lo hace adecuado para fines de transporte (recuerde, solo se enciende en presencia de oxígeno). Si se demuestra que el material de hidruro se corroe, podría derretirse y reciclarse fácilmente, mientras que las baterías deben desecharse con cuidado. El compuesto no es explosivo, y en un área bien ventilada y con una regulación adecuada (sistemas de triple alarma) podemos protegernos contra fugas.

En un incendio, el material aún requeriría tiempo para alcanzar los 700–800 F requeridos de manera uniforme a través del compuesto mientras se ventila el gas puro a través de un aparato rígido que conduce fuera del sitio. Compare esto con la reacción de su tanque de gasolina.

El daño ocasionado por el uso diario de hidrógeno en un motor de gasolina normal puede redistribuirse en un motor de combustión de hidrógeno un 50% más grande o absorberse en un motor rotativo más resistente, ya sea que funcione.

Así también, llegamos al problema de la infraestructura de distribución de productos de hidrógeno. Sin embargo, nuestra red de distribución de agua es de una calidad que excede la electricidad: a través de tuberías, lluvia y piscinas de agua destiladas como un recurso casi sin costo y universalmente obtenido (salvo los desiertos). Sí, hay un costo con las tuberías y el saneamiento, pero tenga en cuenta que el 65% en promedio de cada vatio de electricidad producida se pierde en la transmisión a través de EMF (inductancia), resistencia del cable, distancia, transformadores y objetos metálicos cercanos, como las torres que sostienen los cables . El agua se puede obtener más fácilmente que cualquier recurso en la tierra, incluida la electricidad.

Hay desventajas, un motor de combustión tiene solo un 25-38% de eficiencia energética frente a un motor eléctrico con una eficiencia del 80-85%, pero el costo está en la batería. Siempre será la batería.

El almacenamiento de partículas subatómicas, como los electrones, finalmente se descompone después de cinco años en casi todos los tipos de baterías imaginables, a excepción de los ultracondensadores, que son demasiado grandes para el transporte de vehículos por carretera. Trenes, puede ser. Y los ultracaps solo pueden reducirse tanto (teorizan que la fabricación de grafeno puede reducir el tamaño, pero no lo suficiente)

Los hidruros metálicos pueden usarse indefinidamente como una batería con un almacenamiento de energía superior a la gasolina, transportarse con cero pérdidas y regenerarse con paneles solares para su uso en motores de combustión de hidrógeno directamente desde su patio trasero o en la carretera de forma indefinida de forma gratuita.

Sin mencionar un subproducto del agua.

En mi opinión, el hidrógeno es el único futuro. Hay “biocapas” productoras de alcohol con clorofila artificial que podrían acercarse, pero el alcohol es corrosivo para los lubricantes, y el subproducto no es lo mismo que los ingredientes y el ciclo de energía renovable se rompe y en una forma en que nadie piensa.

He explorado Internet tratando de hacer agujeros en esta hipótesis y agradecería enormemente las respuestas de físicos capacitados que me digan por qué estoy equivocado y cómo puedo corregirlo.

Comparto la creencia de que cada problema complejo requiere combinaciones de balas de plata para resolver. Ofrezca el callejón sin salida a mi nuevo argumento para ser desafiado a la intemperie en un debate productivo.

Además de los problemas de almacenamiento y seguridad que ya se han mencionado en las otras respuestas, el hidrógeno como combustible del motor también tiene muchas otras limitaciones.
yo. Los motores alimentados con hidrógeno sufren una salida de potencia reducida, principalmente debido al muy bajo valor de calentamiento del hidrógeno en función del volumen y debido a la operación de mezcla pobre.
ii) Existen serios problemas operativos potenciales asociados con el preencendido y el retroceso no controlados (combustión de la carga dentro del múltiple de admisión).
iii) El funcionamiento del motor de hidrógeno puede estar asociado con un aumento del ruido y las vibraciones debido principalmente a las altas tasas de aumento de presión que resultan de la combustión rápida.
iv. Se necesita mucho cuidado para evitar problemas de compatibilidad de materiales con aplicaciones de hidrógeno en motores.
v. Existe un mayor potencial de corrosión indeseable y contaminación del aceite lubricante debido a la condensación del vapor de agua de escape.
vi. Un motor de hidrógeno debe ser entre un 40 y un 60% más grande en tamaño que para la operación de gasolina con la misma potencia de salida.
vii. Los motores de hidrógeno son propensos a producir presiones de cilindro excesivamente altas y al comienzo del golpe.

Deben realizarse algunas compensaciones en relación con el diseño de los motores alimentados con hidrógeno. Se necesitan modificaciones en la bujía, los sistemas de encendido e inyección, lubricación, anillos de pistón, asientos de valor, etc. para superar todas estas limitaciones.

Aquí se plantean muchos puntos diferentes, algunos válidos, otros no. A nivel general, hay un par de puntos clave para el combustible de transporte:

  1. Disponibilidad y logística.
  2. La seguridad
  3. Eficiencia

El punto 1. es fácil de entender y, como tal, es donde se gasta la mayor parte del enfoque en el hidrógeno como combustible de transporte. Sin embargo, este punto es simplemente un problema de ingeniería y hay muchos ingenieros brillantes en el planeta que pueden resolverlo sin demasiado estrés.

El punto 2. es una distracción. El hidrógeno es significativamente más seguro que la gasolina (gasolina) con la que la mayoría de la gente llena felizmente sus automóviles en todo el mundo. La foto del Hindenburg en llamas aparece cada vez que aparece el tema, pero es completamente engañosa. Ese fuego no quema hidrógeno, es el tejido de la aeronave. La mejor respuesta a este problema es una simulación realizada por el Dr. Swain en la Universidad de Miami, donde encendió el tanque de combustible como un accidente simulado en dos autos idénticos, uno con un tanque de gasolina y otro con un tanque de hidrógeno. La simulación demostró el peligro de la gasolina y la seguridad del hidrógeno. https://www1.eere.energy.gov/hyd

En este punto, puede sentir que estoy a favor del hidrógeno …

El punto 3. sin embargo, es el problema clave con el hidrógeno como combustible de transporte. Es increíblemente ineficiente. Al analizar el suministro y la gestión de la energía desde un punto de vista holístico, debemos centrarnos en maximizar la eficiencia tanto en la producción como en el uso. Si bien el hidrógeno puede considerarse un combustible en el contexto limitado de un vehículo alimentado con hidrógeno, no es un combustible en el sistema general de suministro y distribución de energía. El hidrógeno para vehículos es un portador de energía exactamente de la misma manera que una batería cargada es un portador de energía. Cuando observa un vehículo con celda de combustible de hidrógeno, el tanque de hidrógeno + celda de combustible es equivalente a la batería de un vehículo eléctrico. En términos de eficiencia, aunque la energía de entrada para producir el hidrógeno, luego comprimirlo y luego convertirlo en electricidad a través de la celda de combustible es terriblemente pobre (~ 25%) en comparación con una recarga y luego descargar una batería (~ 95%).

En pocas palabras, usar hidrógeno significa que necesitamos ~ 4 veces la energía de la fuente en comparación con los vehículos con batería. Esto no tiene ningún sentido y es, en mi opinión, el verdadero problema detrás de la falta de soporte para el hidrógeno como combustible de transporte.

“El hidrógeno no es una fuente de energía: es un portador de energía, como una batería. Hay que fabricarlo y ponerle energía, lo que requiere energía”. (El Boletín de Energía 2005)

Las respuestas anteriores han mencionado que la infraestructura es un problema y para ir más allá de lo que viene primero, la cuestión del huevo o la gallina, California bajo Arnold Schwarzenegger “Governatorship” ha decidido tomar una posición de liderazgo y gastar en la construcción de varios combustibles. estaciones para permitir que un vehículo de hidrógeno viaje desde San Diego a San Fransisco.

En 2003, el Estado tenía 18 estaciones existentes y 11 planificadas, mientras que tenía una meta de 50 estaciones construidas para 2010 (en comparación, el Estado tiene más de 5,000 estaciones de servicio o una meta de 1% para 2010)


El hidrógeno se produce separando la molécula de hidrógeno de otros elementos como el agua H2O o el metano CH4

Las estaciones pueden producir hidrógeno en el sitio o enviarlo como gas comprimido o líquido.

El rango de un vehículo de celda de combustible de 250 a 400 millas es equivalente a los vehículos con motor de combustión y tarda aproximadamente 10 minutos en llenar un tanque, mientras que el combustible se puede dispensar a 5,000 psi o 10,000 psi

Por lo tanto, en Los Ángeles teníamos una variedad de estaciones de combustible de hidrógeno ubicadas en puntos estratégicos como LAX, campus de la Universidad de California, infraestructura de hidrógeno existente como la tubería de hidrógeno en Torrance perteneciente a Air Products, etc., mientras que en el futuro todas La infraestructura de gas natural, como las tuberías de gas, algún día podría convertirse para apoyar una economía de hidrógeno (simplemente conecte un reformador al final de la tubería).

El sitio web de la Junta de Recursos del Aire de California (desempeñaron un papel crucial para limpiar el smog en la década de 1970) proporciona la lista de estaciones que han sido financiadas por el Gobierno de California: http://www.arb.ca.gov/msprog/zev

Y en lo que respecta a los vehículos, cualquier cosa podría funcionar con hidrógeno: vehículos con celdas de combustible como los desarrollados por Toyota, Honda, Chevy, Nissan, Hyundai o Mercedes Benz, el Audi A7 Sportback h-tron quattro, motores de combustión interna funcionando con hidrógeno, como el BMW Hydrogen 7, hasta Schwarzenegger hasta adaptar su Hummer para trabajar con hidrógeno.

¿Dónde estamos hoy en 2015?

El mapa de estaciones de la Autopista del Hidrógeno de California con estaciones de combustible de hidrógeno existentes y planificadas

http://cafcp.org/stationmap

El número de estaciones de servicio en funcionamiento era de 18 en 2007 o el doble que tenemos hoy.

Bueno, Dave Lersen puso una foto del Hindenburg, el único problema es que el hidrógeno ya se ha evaporado y lo que ves arder es la pintura y la piel del lienzo debido al compuesto utilizado en él.

Deje su automóvil en LAX y vaya a NY para su viaje de negocios, regrese 2 días después y no quede combustible (hidrógeno): ¡ya se ha evaporado …! ¿Qué aditivo de color le gustaría agregar para controlarlo en la estación de bombeo? ¿Cuántos sensores necesitarías instalar? ¿dónde?

QTWW accionistas más afortunados? En el momento de su salida a bolsa, la compañía estaba desarrollando un tanque de almacenamiento de hidrógeno para vehículos. La gerencia diversificó las operaciones de la compañía en Drive Systems, proporcionando tecnologías de propulsión limpias de última generación, que incluyen ingeniería de sistemas de propulsión, integración de sistemas, sistemas de propulsión avanzados y sistemas de almacenamiento de energía para vehículos PHEV, eléctricos híbridos, celdas de combustible y combustibles alternativos, así como El software para controlar todo el tren motriz del vehículo. Y convirtiendo rápidamente sus sistemas de almacenamiento para gas natural comprimido. Al menos su dinero no se ha evaporado.

Actualmente hay 45 categorías de vehículos eléctricos en desarrollo y no solo autos eléctricos. Y la carrera está en marcha para encontrar la mejor tecnología para un sobrealimentador de batería http://www.teslamotors.com/super

No veo el gran problema con una infraestructura de hidrógeno. Aquí en Dinamarca colocamos un contenedor que contiene una pequeña tela de hidrógeno en cada punto de repostaje. Luego, el hidrógeno se produce en el área local y no necesita ser transportado. Además, utiliza la red eléctrica para alimentar el tejido de hidrógeno local. Ver enlace de la compañía que los hace aquí:
H2 Logic A / S

Tenemos 7 de ellos repartidos por todo el país, ahora H2 Logic ofrece la séptima estación de suministro de hidrógeno para Dinamarca y se planea construir y terminar 9 más en “2015+”. Luego puede llegar a una estación de combustible de hidrógeno desde cualquier lugar de Dinamarca; consulte el siguiente enlace:
Red nacional para el avance del transporte de hidrógeno

Creo que esta es la mejor solución vista hasta ahora. Entonces NO necesitamos una red de distribución para el hidrógeno, no para los vehículos propulsados ​​por petróleo y el hidrógeno se puede producir en la noche fuera de las horas pico y nuestra creciente cantidad de molinos de viento puede suministrar electricidad.

A veces necesitamos pensar fuera de la caja, para ver los nuevos caminos que conducen al futuro.

El problema que hace que el hidrógeno sea difícil de utilizar es, en primer lugar:

  1. Almacenamiento. Si bien el hidrógeno es muy denso en energía por peso / masa, hay muchos otros combustibles que son más densos en energía por volumen. El tamaño generalmente importa más que la masa al determinar la capacidad de utilización de una fuente de energía. A este hidrógeno se le agrega una molécula muy pequeña que puede escapar fácilmente de la contención y puede reaccionar con muchos materiales, lo que a su vez los fragilizará.
  2. Potencia. El hidrógeno reacciona y se quema muy rápidamente, lo que también significa que libera cantidades muy altas de calor. Esto puede ser algo bueno en algunas aplicaciones, pero las aplicaciones comunes, que usan materiales comunes, deben mantenerse baratas y simples, por lo que contabilizar el hidrógeno elevaría los costos.
  3. No abundantes fuentes naturales de hidrógeno puro. El hidrógeno puede extraerse de las fuentes de hidrocarburos, o adquirirse después de dividir el agua, pero se pierde energía en cada uno de estos casos de conversión. Debido a esto, el hidrógeno puede considerarse más un portador de energía que una fuente de energía.

Hacer hidrógeno limpio a partir de la división del agua puede ser factible si hay un exceso de energía de las energías renovables o nucleares como un medio para almacenar la energía, pero si desea que el público general tenga acceso a este combustible sintético, sería mucho más fácil si usted fuera primero conviértalo en un hidrocarburo y conéctelo a la infraestructura existente.

Hay tres grandes mentiras en el hidrógeno.

Pero si no lee más allá de esto, piense que la compañía petrolera Shell es el mayor defensor del hidrógeno y que ya tiene una respuesta. Para Shell Hydrogen es una forma de mantener los vehículos eléctricos fuera del mercado, para que Shell no pierda el flujo de ingresos del petróleo para automóviles. El desarrollo del hidrógeno se ha organizado durante 20 años y es una forma de ver que está haciendo algo sin hacer nada, y así es como lo venden en publicidad para los medios, la población y las estúpidas estrellas de cine.

Mentira número uno “El hidrógeno es la fuente de energía más abundante en la tierra”

Mentira número dos “La energía del hidrógeno es barata”

Mentira número tres “El hidrógeno es eficiente”

Responda para mentir uno: ¡solo si cuenta el agua de mar! Y usa más energía para extraer H2 del agua de mar que la que obtiene al quemar H2

Respuesta para mentir dos: gestioné una instalación de producción de H2 durante 4 años. El H2 equivalente a un tanque de gasolina costaría $ 20,000 para producir y entregar.

Responde para mentir tres. Las celdas de combustible H2 tienen una eficiencia del 17%: la mayor parte de la energía se pierde en forma de calor, lo cual es excelente para el viaje espacial a través de un vacío de -275c donde se desea calor, pero no tan bueno en un planeta en calentamiento. Los motores de combustión son 25% eficientes en H2.

En contraste, los motores eléctricos son 95–98% eficientes, más baratos de construir, mantener y operar, ¡pero Shell no puede venderles combustible! De ahí la estafa H2!

Las cosas pueden salir muy mal si el combustible se libera de manera incontrolada, como puede suceder en una colisión.

Puede ser un combustible limpio, pero se debe gastar energía produciendo el hidrógeno, y está perdiendo el beneficio ecológico si esa fuente de energía es sucia.

Además, el hidrógeno es mucho más volátil que la gasolina. A los motores de combustión interna no les gusta cuando todo el combustible en una carga detona simultáneamente. Causa golpes y puede dañar el motor. Es por eso que ponemos octano en la gasolina, para hacer una llama progresiva que no queme todo el combustible a la vez. El gas de alto octanaje no entrega más potencia o eficiencia. Solo controla la detonación.

Lo conveniente de la gasolina es que puede almacenar mucha energía en un espacio muy pequeño, en un rango muy amplio de temperaturas ambiente. Cuando se quema, el escape no es tan corrosivo para el hierro como el agua. Además, todavía necesita aceite para la distribución de calor, lubricación y limpieza.

Tal vez si hiciste funcionar el combustible de hidrógeno a través de un motor “sin impacto” como un motor de turbina conectado a un alternador, un sistema de carga y un motor eléctrico, podrías solucionar el problema de la detonación. Pero eso se vuelve muy complicado, y probablemente sea mejor convertir directamente el combustible a electricidad …

La infraestructura para la producción y distribución de gasolina ya está establecida, este aún no es el caso para el hidrógeno.

Si bien todo lo que he leído aquí tiene sentido individual, ninguna de las respuestas refleja lo que está sucediendo en Europa.

Eche un vistazo a lo que está haciendo ITM Power (Sheffield UK) utilizando la sobrecapacidad de la energía eólica; produciendo hidrógeno e inyectándolo en la red de gas como una forma de almacenar energía. Sus unidades para limpiar esta sobreproducción se pueden instalar en una estación de servicio en días y el hidrógeno se puede utilizar para alimentar automóviles o inyectar en la red de tuberías de gas natural. Alemania está utilizando esta tecnología ahora (ver grupo Thuga).

El hecho de que no funcione en los Estados Unidos no significa que no funcionará en ningún lado. Tiene el beneficio de estabilizar la demanda de generación de electricidad, enriquecer el suministro de gas natural y proporcionar estaciones de reabastecimiento de combustible para vehículos a muy bajo costo. El gobierno del Reino Unido ha anunciado hoy más apoyo para esta tecnología (ver el final de este anuncio https://www.gov.uk/government/ne …).

El hidrógeno es realmente atractivo como combustible. Puede alimentar ambos vehículos y usarse para generar electricidad. A diferencia de casi cualquier otro combustible, no tiene emisiones perjudiciales para el medio ambiente. Hay muchas formas de producir hidrógeno, incluida la aplicación de electricidad al agua en un proceso llamado electrólisis. Cuando se quema hidrógeno, los únicos subproductos son la energía y el agua.

El desafío es que el hidrógeno es un gas, no un líquido como el petróleo o un sólido como el carbón. Por ejemplo, necesitaría más de 2500 galones de gas hidrógeno sin comprimir para tener la misma energía que un solo galón de gasolina (ver aquí y aquí).

Entonces, para que el hidrógeno sea utilizable, necesita ser almacenado y transportado. Para hacer esto, necesitas comprimirlo. El problema es que el hidrógeno requiere mucha compresión que, a su vez, requiere mucha energía, en cualquier lugar entre el 30% y el 50% de la energía en el gas de hidrógeno se pierde al comprimirlo.

Hasta que se encuentre un mecanismo mejor, más eficiente en energía o espacio para manejar el hidrógeno, será una desventaja para otros combustibles que tienen más energía por tamaño de almacenamiento (llamado “densidad de energía”).

Muchas buenas respuestas aquí. El resultado final: almacenamiento e infraestructura. Un automóvil exitoso necesita algún medio de reabastecimiento de combustible regular. Los automóviles a gasolina se benefician de una red de distribución de combustible que se remonta a antes del automóvil. Crecieron juntos, por lo que la idea de quedarse varados sin combustible nunca ha sido una preocupación principal. El almacenamiento es relativamente fácil: un tanque de gasolina de baja tecnología hace el trabajo. Claro, la gasolina es mucho más peligrosa que el H2 si tiene fugas, pero se evapora lo suficientemente rápido como para no haber sido un peligro suficiente.

La electricidad está en todas partes … puede cargar su EV en su garaje todos los días. Es bastante cierto que el almacenamiento sigue siendo un problema: esa batería EV de 1000 lb que le permite alcanzar su rango diario de 110 millas (en verano, de todos modos) es una locura ineficiente en comparación con un tanque de 12 galones que le permite recorrer más de 400 millas. Pero el menor costo de operación y al menos una contaminación potencialmente menor lo han convertido en una opción viable para algunos, en estos días. Y se está trabajando para aumentar la densidad de energía de las baterías.

El hidrógeno tiene una densidad de energía más baja que la gasolina, pero la eficiencia del 60% -70% de una celda de combustible avanzada, en comparación con un ICE, lo compensa con creces. Piense en el hidrógeno como una batería química, no como un combustible: no puede simplemente ir y extraer hidrógeno, debe producirlo a partir de otra cosa. Al igual que la electricidad, esto podría ser hidrocarburos, pero no tiene por qué serlo. Hay diseños para galletas H2 catalíticas en la azotea que pueden generar hidrógeno para usted en el hogar, a partir del sol y el agua. Por supuesto, los lugares con el mejor sol no necesariamente tienen suficiente agua para que sea una buena idea.

El primer gran problema es el almacenamiento de hidrógeno. ¿Lo comprimo? Licuarlo? ¿Convertirlo a otra cosa (la tecnología de batería NiMh podría adaptarse para almacenar hidrógeno)? ¿Realmente vamos a ser felices con el hidrógeno a 100MPa o lo que sea en un tanque? E incluso si el hidrógeno en sí no se enciende, se escapará lentamente de muchos sistemas de almacenamiento. No hay absolutamente nada que hacer aquí, pero hay mucho que aprender y perfecto.

El segundo gran problema es la infraestructura. Si conduzco mi Toyota Mirai por el camino de entrada por la mañana, necesito una expectativa razonable de poder llegar a casa, dormir y poder hacerlo de nuevo al día siguiente. Eso significa que necesito al menos una fuente local de hidrógeno para repostar. Ni el Wawa al oeste ni el Exxon al este de mi lugar tienen hidrógeno entre los combustibles de la oferta. De hecho, me sería más fácil encontrar un lugar para recargar un EV que cargar combustible con hidrógeno, y los cargadores de EV son prácticamente inexistentes en mi área. Pero puedo cargar el EV en mi garaje. La infraestructura de hidrógeno aún no ha pasado el umbral más básico de usabilidad.

Básicamente, es más difícil de manejar y almacenar ya que sus límites de inflamabilidad son bastante más amplios y la energía de activación requerida es muy baja. Incluso la velocidad de la llama es la más alta entre todos los posibles combustibles alternativos en estudio.

Aunque el H2 puede almacenarse en las 3 formas de materia, es decir, sólido, líquido y gaseoso, los requisitos de almacenamiento son bastante más costosos que la electricidad producida por los combustibles fósiles.

H2, que es incoloro, inodoro y emite una llama incolora si se quema. Por lo tanto, las fugas y la quema de este gas deben controlarse específicamente utilizando extintores especiales e instrumentos de control de flujo que son mucho más costosos y desafiantes que otros combustibles para el transporte.

Existen algunas dificultades para usar el hidrógeno como combustible.

La primera razón es que el hidrógeno es un gas a temperatura ambiente. Esto significa que, si desea llevar una cantidad considerable para usarlo como fuente de energía, deberá almacenarlo en forma líquida (que es ineficiente a bordo de un vehículo, ya que debe enfriarse y por lo tanto, cuesta energía), o necesita almacenarlo a alta presión. Los tanques de hidrógeno que se usan en los automóviles de pasajeros generalmente almacenan hidrógeno en tanques con presiones de 700 bares. Como puede imaginar, estos tanques deben ser inmensamente fuertes. Esto da como resultado tanques grandes, pesados ​​y caros, que son tres desventajas para conducir con hidrógeno. Sin embargo, el hidrógeno es más denso en energía que el almacenamiento de energía en las baterías, por lo que es visto como un combustible limpio muy prometedor.

Además de esto, para usar el hidrógeno, uno debe transformarlo en electricidad (también puede quemarlo, pero esto es menos eficiente y produce CO2). Este proceso de transformación ocurre en una celda de combustible; Un dispositivo que permite que el hidrógeno reaccione con el oxígeno del aire circundante, creando energía eléctrica en el proceso. Sin embargo, estas pilas de combustible son bastante caras en este momento, ya que usan algunos materiales bastante raros y son mecánicamente complejos. Se espera que los precios de las pilas de combustible bajen en el futuro; Hay mucho desarrollo en la técnica de las celdas de combustible y se espera que los costos sean menores cuando (y si) las celdas de combustible se produzcan en masa.

Junto a estos dos puntos, la opinión pública es uno de los obstáculos que la conducción de Hydrogen Electric aún no ha superado. Cuando se le pregunta a la gente sobre el hidrógeno, piensan en el Hindenburg. Esto es realmente una lástima, porque en este momento conducir con hidrógeno es muy seguro, de alguna manera incluso más seguro que usar los combustibles actuales ( http://en.rh2.org/is-it-safe/ ) ( https: // auto .howstuffworks.com / f …).

En general, hay algunos desafíos que superar, ¡pero la tecnología de hidrógeno tiene un potencial muy prometedor para ser el combustible limpio del futuro!

El hidrógeno como combustible tiene algunos problemas.
1) Baja densidad: necesita un gran espacio de almacenamiento.
2) Extremadamente combustible: necesita mayor espacio de almacenamiento -> más metal -> más peso -> menor tracción para el mismo motor de salida
3) La combinación de hidrógeno del oxidante arde / explota, lo que hace que sea muy difícil contener la reacción en un motor pequeño y el problema de golpear aún estaría allí.
Se están realizando investigaciones para almacenarlo como hidruro en algún material (por eficiencia de absorción de peso es muy bueno) y en espacios intersticiales en alguna sustancia, pero llevará tiempo comercializarlo.

Estás en lo correcto. Actualmente estamos en el proceso de hacer que el H2 suceda, y a un costo de combustible más bajo por milla que la gasolina o el diesel.

Los problemas de almacenamiento y transporte no son tan grandes como algunos piensan que son, y de hecho, los sistemas aprobados por el DOT han existido durante varios años.

El verdadero avance ha sido desarrollar una fuente de energía totalmente renovable que pueda producir H2 sin emisiones de CO2 y al mismo tiempo cumplir con los objetivos económicos establecidos por el Departamento de Energía.

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