Energia de l'hidrogen

Archiu:Hidrógeno 2.gif

El hidrogen és l'element que més abunda en el univers, i no obstant, en la Terra, és rar trobar-ho en estat lliure.

Una part de l'hidrogen es genera a partir d'hidrocarburs fòssils, sobretot per mig de reformat de gas natural. I açò és aixina perque el cost de producció és de 4 a 10 voltes més barat que fer-ho per mig de la electrólisis d'aigua (1.5$/kg vs 6-15$/kg, respectivament). Produir un quilogram net d'hidrogen per reformat de gas natural produïx dotze voltes més CO2 que la electrólisis en electricitat d'orige eòlic (11,89 vs 0,97 kg de CO2 eq/ kg H2). El resultat és que el model actual de producció d'hidrogen perpètua el sistema contaminant i centralisat de generació i distribució depenent d'empreses petroleres. Tot açò sense contar que la producció d'hidrogen és sobre tres voltes menys eficient energèticament que l'us d'electricitat almagasenada directament en bateries. No obstant, és possible que a llarc determini l'eficiència i cost de la electrólisis millore i puga tindre sentit des del punt de vista econòmic i energètic, inclús com a mig per a almagasenar energia excedent de renovables.

Hidrogen com a combustible

La forma d'obtindre-ho és a partir de l'aigua, per electrólisis, i utilisar-ho seguint processos tèrmics convencionals motors de combustió interna o electroquímics com són les piles de combustible, tornant a la naturalea la mateixa cantitat d'aigua que prèviament havíem obtingut d'ella. En conversió tèrmica del hidrogen s'emetrien òxits d'hidrogen, encara que en una proporció inferior als emesos en els combustibles fòssils, mentres que en l'utilisació de piles de combustible les emissions serien nules.

Celes de combustible

La primera cela de combustible va ser construïda en 1839 per sir William Grove, un juge i científic galés que va demostrar que la combinació d'hidrogen i oxigen generava electricitat ademés d'aigua i calor.

L'interés d'usar les celes de combustible com un generador va vindre fins a començos dels anys xixanta, quan el programa espacial dels Estats Units va seleccionar les celes de combustible per a proporcionar electricitat i aigua les naus espacials Gemini i Apollo. Hui l'aplicació espacial no és l'única aplicació pràctica ya que les celes de combustible estan en un moment en el que la tecnologia li permet estar en posició de competir en les tecnologies convencionals de generació elèctrica, oferint grans ventages sobre elles.

Les celes de combustible representen un desenroll potencialment revolucionari, ya que en lloc d'utilisar combustió per a generar electricitat utilisen la reacció electroquímica entre el hidrogen del combustible i el oxigen del aire per a produir electricitat, aigua i calor.

Una cela de combustible és un dispositiu electroquímic que convertix la energia química d'una reacció directament en energia elèctrica. Per eixemple pot generar electricitat combinant hidrogen i oxigen electroquímicamente sense combustió. Estes celes no s'agota com una bateria, ni necessita recarrega ya que generara energia mentres se li proveïxca de combustible.

La manera en que operen és per mig d'una cela electroquímica consistent en dos electrodos, un ànodo i un càtodo, separats per un electrolito. El oxigen provinent del aire pansa per un electrodo i el hidrogen gas pansa sobre l'atre. Quan el hidrogen és ionizado en el ànodo es oxida i pert un electró; en ocórrer açò, el hidrogen oxidado (ara en forma de protón) i el electró prenen diferents camins migrando cap al segon electrodo cridat càtodo. El hidrogen ho farà a través d'electrolito mentres que el electró ho fa a través d'un material conductor extern (càrrega). Al fi la del seu camí abdós es tornen a reunir en el càtodo a on ocorre la reacció de reducció o guany d'electrons del oxigen gas per a formar aigua junt en el hidrogen oxidado. Aixina, este procés produïx aigua 100% pura, corrent elèctrica i calor útil, per eixemple energia tèrmica.

Les celes de combustible són un grup de tecnologies que usen diferents electrolitos i operen a diferents temperatures, per lo que es pot parlar de celes de combustible que operen a altes temperatures i les que operen a baixa temperatura. Una atra diferència a partir de la temperatura d'operació és l'us de diferents materials.