¿Qué es la energía del hidrógeno?
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El universo consiste en una mezcla de una amplia gama de componentes. Cada componente tiene un papel vital en la composición del mundo. Los componentes más abundantes en el universo incluyen hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. El hidrógeno es el componente más presente que ocupa el 75% del universo, y juega un papel más importante en la sostenibilidad de la vida. Además de ayudar a otras especies vivas a sobrevivir, el hidrógeno puede ser utilizado para generar energía.
El hidrógeno existe en casi toda la materia vegetal y también se encuentra naturalmente en el agua. Aunque el sol tiene un mayor porcentaje de gas hidrógeno, el gas es demasiado ligero para que desaparezca virtualmente de la superficie de la tierra cuando es transportado por los rayos solares. Por lo tanto, para obtener eficazmente el gas hidrógeno, debe ser aprovechado a partir de agua, gas natural o biomasa.
El hidrógeno es el más básico de todos los elementos de la Tierra. El átomo de hidrógeno está formado por un solo protón y un solo electrón. Como tal, es muy abundante, pero no existe realmente como una forma separada de materia. En su lugar, suele combinarse con otros elementos. Separar el gas hidrógeno de las sustancias que lo acompañan requiere mucho trabajo, pero produce una fuente de energía poderosa y casi limpia. Como gas, puede ser usado en celdas de combustible para alimentar motores.
El gas hidrógeno se extrae del agua mediante una técnica conocida como electrólisis, que consiste en hacer correr una corriente eléctrica alta a través del agua para separar los átomos de hidrógeno y oxígeno. El proceso de electrólisis es bastante caro ya que implica un alto gasto de energía. La energía utilizada para generar electricidad en el proceso de electrólisis se aprovecha de combustibles fósiles como el petróleo, el gas natural o el carbón. También se puede aprovechar a partir de fuentes de energía renovables como la solar, la eólica y la hidroeléctrica para garantizar la ausencia de emisiones de gases de efecto invernadero. La obtención de volúmenes de oxígeno por este método está aún bajo investigación para establecer un método viable de generación doméstica a un costo relativamente bajo.
Otro método de extracción de gas de hidrógeno es el reformado vapor-metano, o extracción de vapor, que implica la separación de los átomos de hidrógeno en el metano de los átomos de carbono. Es la técnica actual utilizada para obtener gas hidrógeno en grandes cantidades. La desventaja de la reforma del vapor de metano es que emite muchos gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono y el monóxido de carbono a la atmósfera, que son recetas para el calentamiento global.
Para obtener electricidad del gas hidrógeno, se transporta a las pilas de combustible donde se combina con el oxígeno, y el resultado es una reacción química que genera electricidad y calor. El gas hidrógeno también puede ser quemado para alimentar los motores de los vehículos. Los subproductos de esta reacción química son el agua y el carbono que se utiliza para producir metano y carbón.
Ventajas de la energía del hidrógeno
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Es una fuente de energía renovable y abundante en suministro
El hidrógeno es una fuente rica de energía por muchas razones; la principal es que es abundante en suministro. Aunque puede que se necesiten muchos recursos para aprovecharlo, ninguna otra fuente de energía es tan infinita como el hidrógeno. Esto significa, en esencia, que no hay posibilidad de que se agote como otras fuentes de energía.
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Es prácticamente una fuente de energía limpia
Cuando el hidrógeno se quema para producir combustible, los subproductos son totalmente seguros, lo que significa que no tienen efectos secundarios conocidos. Las empresas aeronáuticas utilizan el hidrógeno como fuente de agua potable. Después de que el hidrógeno es utilizado, normalmente se convierte en agua potable para los astronautas en las naves o estaciones espaciales.
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La energía del hidrógeno no es tóxica
Esto significa que no causa ningún daño o destrucción a la salud humana. Este aspecto lo hace preferible en comparación con otras fuentes de combustible como la energía nuclear, el gas natural, que son extremadamente peligrosas o desalentadoras de aprovechar de forma segura. También permite el uso del hidrógeno en lugares donde no se permiten otras formas de combustible.
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Es mucho más eficiente que otras fuentes de energía
El hidrógeno es un tipo de energía sólidamente eficiente ya que tiene la capacidad de transportar mucha energía por cada libra de combustible. Esto significa categóricamente que un automóvil que utiliza energía de hidrógeno viajará más millas que uno con la misma cantidad de gasolina.
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Usado para alimentar naves espaciales
La eficiencia y la potencia del hidrógeno lo convierten en una fuente de combustible ideal para las naves espaciales. Su potencia es tan alta que es capaz de cohetear rápidamente naves espaciales para misiones de exploración. También es la forma más segura de energía para realizar una tarea de gran consumo de energía. La energía del hidrógeno es de hecho 3 veces más potente que la gasolina y otras fuentes de combustible fósil. Esto significa idealmente que se necesita menos hidrógeno para completar una tarea enorme.
También ofrece potencia motriz para aviones, barcos, autos y aplicaciones de celdas de combustible portátiles y estacionarias. La desventaja de usar hidrógeno en los automóviles es que es prácticamente difícil de almacenar en tanques criogénicos o de alta presión.
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Desventajas de la energía del hidrógeno
Aunque la energía del hidrógeno tiene muchos beneficios admirables, no es realmente la fuente de energía preferible, limpia y barata para la mayoría de los gobiernos y empresas. En estado gaseoso, es bastante volátil. Mientras que su volatilidad le da una ventaja sobre las fuentes de energía en términos de cumplir con numerosas tareas, igualmente lo hace arriesgado de usar y trabajar alrededor. Algunas de las desventajas de la energía del hidrógeno incluyen:
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La energía del hidrógeno es cara
La electrólisis y el reformado con vapor, los dos procesos principales de extracción de hidrógeno, son extremadamente costosos. Esta es la verdadera razón por la que no se utiliza mucho en todo el mundo. Hoy en día, la energía del hidrógeno se utiliza principalmente para alimentar la mayoría de los vehículos híbridos. Se necesita mucha investigación e innovación para descubrir formas baratas y sostenibles de aprovechar esta forma de energía. Hasta entonces, la energía del hidrógeno permanecería exclusivamente para los ricos.
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Complicaciones del almacenamiento
Una de las propiedades del hidrógeno es que tiene una densidad más baja. De hecho, es mucho menos densa que la gasolina. Esto significa que tiene que ser comprimido a estado líquido y almacenado de la misma manera a temperaturas más bajas para garantizar su efectividad y eficiencia como fuente de energía. Esta razón también explica por qué el hidrógeno debe almacenarse y transportarse en todo momento a alta presión, razón por la cual el transporte y el uso común están lejos de ser factibles.
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No es la fuente de energía más segura
El poder del hidrógeno no debe subestimarse en absoluto. Aunque la gasolina es un poco más peligrosa que el hidrógeno, el hidrógeno es enormemente inflamable y frecuentemente aparece en los titulares por sus peligros potenciales. En comparación con el gas, el hidrógeno carece de olor, lo que hace casi imposible la detección de fugas. Para detectar fugas, se deben instalar sensores.
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Difícil de mover
Es una tarea de enormes proporciones transportar hidrógeno brillantemente debido a su ligereza. El petróleo puede ser transportado con seguridad porque en su mayor parte es empujado a través de tuberías. El carbón puede ser transportado convenientemente en camiones volquetes. El hidrógeno también presenta desafíos cuando se considera moverlo en grandes cantidades, por lo que en la mayoría de los casos sólo se transporta en pequeños lotes.
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La energía del hidrógeno no puede sostener a la población
A pesar del hecho de que el hidrógeno es abundante en el suministro, el costo de aprovecharlo limita la utilización extensiva. Como se dará cuenta, es todo un reto alterar el status quo. La energía de los combustibles fósiles sigue dominando el mundo. Tampoco se ha establecido un marco para garantizar una energía del hidrógeno barata y sostenible para el propietario normal del automóvil en el futuro. Incluso si el hidrógeno se volviera barato en este momento, tardaría años en convertirse en la fuente de energía más utilizada, ya que los propios vehículos y las estaciones de servicio tendrían que adaptarse a las necesidades de hidrógeno. Esto requeriría un gran desembolso de capital.
Es un hecho que la energía del hidrógeno es un recurso renovable porque está disponible en abundancia y sus impactos están enormemente descuidados. Sin embargo, las empresas de hidrógeno necesitarán, en sentido real, otras formas de energía no renovable como la energía fósil (carbón, gas natural y petróleo) para separarla del oxígeno. Puede que seamos capaces de minimizar la dependencia excesiva de los combustibles fósiles cuando adoptamos la energía del hidrógeno, pero será desalentador deshacernos de ella del sistema.
