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  • Pablo Seldner

Hidrógeno

Actualizado: 10 mar 2021

¿El hidrógeno es potencial sustituto como combustible?


Photo Credits: www.foronuclear.org

El uso de hidrógeno como fuente de energía ha sido utilizado en varios sectores a nivel mundial. Más de 210 años de la primera vez que se obtuvo este elemento a partir del agua, se ha utilizado con fines científicos, como combustible en cohetería y en el sector energético [1]. Además, en estos últimos diez años, ha quedado en evidencia su gran potencial para su uso en calefacción [2], en la industria automotriz [3][4] y en el sector de la aviación y aeroespacial [5]. Gracias a su capacidad energética, su obtención de fuentes renovables y su nula contribución a los gases de efecto invernadero, se ha propuesto como una alternativa de energía limpia y accesible para muchos rubros industriales para movernos a una economía más verde [6][7].


El hidrógeno puede ser utilizado a través de dos maneras: células electroquímicas que proveen energía eléctrica o calórica, o a través de la combustión directa [1]. A través de su combustión con el oxígeno del aire emite mayormente vapor de agua, por lo que su total de emisiones de carbono o equivalente es casi cero [6]. Es abundante en la naturaleza y, como ya se dijo antes, puede ser obtenida de fuentes renovables. Incluso es posible obtenerlo a través de biocombustibles, siendo el más prometedor en cuanto a su potencial de obtenerlo de los desperdicios alimentarios de la población [6]. Sus procesos de obtención están bien desarrollados, y pese a los desafíos a resolver, no parece ser impensable su utilización masiva en un futuro no tan lejano [7].


Todo esto ha hecho replantearse a muchos expertos su uso potencial como combustible para aviones comerciales, que constituyen cerca de un 10% de las emisiones del sector de transportes a nivel global [8][9] y entre un 2.5 a 5% del uso total de energía [5]. La industria de transporte aéreo es una de las más importantes a nivel social y económico, y existe un interés enorme de revitalizarla en estos tiempos de pandemia [10]. Incrementar la sustentabilidad en este sector es uno de los focos que se proponen para reactivar de manera positiva esta industria.


Photo Credits: AIRBUS

Es aquí donde entra el hidrógeno como combustible para aviones. Como antes mencionamos, tiene un gran potencial sustentable, bajas emisiones contaminantes y es relativamente fácil de obtener [11]. Además, tiene el contenido de energía por unidad de masa más alto de todos los combustibles, siendo casi 3 veces más que el kerosene que se usa actualmente [5][11]. Las principales vías para esto es usar el hidrógeno como combustible directo en el caso de los grandes aviones y reemplazar los motores jet con celdas electroquímicas de hidrógeno en el caso de los aviones pequeños [5]. A pesar de que sus aplicaciones son recientes, ya hay empresas como Boeing y Airbus haciendo pruebas con esta tecnología. Ya existen diseños para aviones que usan esta tecnología [11][12], y puede que pronto sea viable crearlos a escala industrial.


Esta tecnología aún se encuentra en sus fases iniciales de desarrollo, y aún quedan muchos desafíos por resolver para que sea útil en la industria de aviación. Aumentar la densidad energética del hidrógeno, almacenarlo en mejores y más eficientes tanques, readaptar los diseños de los aviones a esta tecnología, entre otros desafíos (como su producción y purificación) [5][11]. Sin embargo, todos los actuales problemas son eclipsados por sus ventajas, y vale la pena la inversión e investigación en el tema. El sector de transporte aéreo es uno de los más difíciles de descarbonizar, y para alcanzar nuestros objetivos de desarrollo sustentable necesitamos nuevas y limpias alternativas energéticas [11].

Referencias

  1. Altork, L.N. & Busby, J. R. (2010 Oct). Hydrogen fuel cells: part of the solution. Technology & Engineering Teacher, 70(2), 22-27.

  2. Dodds, P. E., Staffell, I., Hawkes, A. D., Li, F., Grünewald, P., McDowall, W., & Ekins, P. (2015). Hydrogen and fuel cell technologies for heating: A review. International journal of hydrogen energy, 40(5), 2065-2083.

  3. Tiago Sinigaglia, Felipe Lewiski, Mario Eduardo Santos Martins, Julio Cezar Mairesse Siluk, Production, storage, fuel stations of hydrogen and its utilization in automotive applications-a review, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 42, Issue 39, 2017, Pages 24597-24611, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.08.063. (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360319917332895)

  4. Dimitriou, P., & Tsujimura, T. (2017). A review of hydrogen as a compression ignition engine fuel. International Journal of Hydrogen Energy, 42(38), 24470-24486.

  5. Baroutaji, A., Wilberforce, T., Ramadan, M., & Olabi, A. G. (2019). Comprehensive investigation on hydrogen and fuel cell technology in the aviation and aerospace sectors. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 106, 31-40.

  6. Abdalla, A. M., Hossain, S., Nisfindy, O. B., Azad, A. T., Dawood, M., & Azad, A. K. (2018). Hydrogen production, storage, transportation and key challenges with applications: A review. Energy conversion and management, 165, 602-627.

  7. Maggio, G., Nicita, A., & Squadrito, G. (2019). How the hydrogen production from RES could change energy and fuel markets: A review of recent literature. International Journal of Hydrogen Energy, 44(23), 11371-11384.

  8. Sims R., R. Schaeffer, F. Creutzig, X. Cruz-Núñez, M. D’Agosto, D. Dimitriu, M.J. Figueroa Meza, L. Fulton, S. Kobayashi, O. Lah, A. McKinnon, P. Newman, M. Ouyang, J.J. Schauer, D. Sperling, and G. Tiwari, 2014: Transport. In: Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Edenhofer, O., R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, E. Farahani, S. Kadner, K. Seyboth, A. Adler, I. Baum, S. Brunner, P. Eickemeier, B. Kriemann, J. Savolainen, S. Schlömer, C. von Stechow, T. Zwickel and J.C. Minx (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.

  9. Gizem Sürer M, Arat H Turan. State of art of hydrogen usage as a fuel on aviation. Eur Mech Sci 2018;2(1):20–30.

  10. COVID-19 and the aviation industry: Impact and policy responses

  11. Sürer, M. G., & Arat, H. T. (2018). State of art of hydrogen usage as a fuel on aviation. European Mechanical Science, 2(1), 20-30.Verstraete, D., Hendrick, P., Pilidis, P., &

  12. Ramsden, K. (2010). Hydrogen fuel tanks for subsonic transport aircraft. International journal of hydrogen energy, 35(20), 11085-11098.


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