Hidrogenul - agentul energetic al viitorului?

Categoria părinte: Articole
07. 05. 21

Evaluare utilizator: 4 / 5

Steluță activăSteluță activăSteluță activăSteluță activăSteluță inactivă
 

Reprezentarea grafica a atomului de hidrogenHidrogenul este considerat de tot mai mulţi specialişti un adevărat carburant al viitorului. Deşi poate fi obţinut relativ ieftin prin prelucrarea deşeurilor organice nereciclabile şi este o componentă secundară din compoziţia biogazului, hidrogenul nu poate fi considerat un biocarburant, fiind o substanţă anorganică. Deoarece este cel mai uşor element chimic, densitatea energetică pe care o oferă este foarte mare, el fiind ideal ca agent de transport al energiei. Această caracteristică a sa a făcut din hidrogen combustibilul utilizat în propulsia şi alimentarea energetică a navetelor spaţiale. Având o greutate foarte mică în comparaţie cu energia chimică mare pe care o înmagazinează, pare foarte uşor de transportat. Problemele apar însă atunci când se pune problema comprimării sau lichefierii lui într-un volum acceptabil. Cu toate acestea, soluţiile pentru instaurarea unei adevărate „economii bazate pe hidrogen“ nu se vor lăsa prea mult aşteptate.

Revista specializata în probleme de energetica hidrogenului “International Journal of Hydrogen Energy” sintetizează câteva proprietăţi care recomandă utilizarea hidrogenului ca vector energetic produs pe bază de tehnologii neconvenţionale:

- hidrogenul concentrează surse (energetice) de energie primară pe care o prezintă la consumator într-o formă convenabilă.

- cost de producţie relativ scăzut, ca urmare a perfecţionărilor de ordin tehnologic.

- posibilitatea de conversie în diverse forme de energie prin procedee caracterizate de eficienţă maximă.

- este o sursă inepuizabilă, având în vedere că se obţine din apă, iar prin utilizare se transformă în apă.

- este cel mai uşor şi mai curat combustibil. Are o densitate energetică gravimetrică mult superioară oricărui alt combustibil. Arderea hidrogenului este aproape în întregime lipsită de emisii poluante.

- hidrogenul poate fi stocat în mai multe moduri: gaz la presiune normală sau la înaltă presiune, sub formă de hidrogen lichid sau sub formă de hidruri solide.

- poate fi transportat pe distanţe mari în oricare din formele prezentate anterior.

Printre metodele actuale de obţinere a hidrogenului, cea mai folosită este reacţia catalitică a metanului cu apa la temperaturi înalte. O alta metodă industrială se bazează pe interacţiunea cărbunilor incandescenţi cu apa, din care rezultă aşa numitul « gaz de apă », un amestec de hidrogen şi monoxid de carbon. Acesta reacţionează la rândul lui cu apa, rezultând hidrogen molecular şi dioxid de carbon.

Dintre metodele neconvenţionale, cele mai avansate sunt electroliza catalitică a apei, pornind de la surse de energie electrică neconvenţionale cu funcţionare discontinuă precum sursa eoliană sau cea solară. O metodă propusă este chiar electroliza apei realizată cu energie electrică din reţea, în perioadele cu consum redus.

În curs de dezvoltare se află reacţiile de fotoliză a apei şi cele de obţinere a hidrogenului pornind de la deşeuri organice nereciclabile. În aceste direcţii au fost anunţate rezultate foarte promiţătoare în ultimii ani.

În privinţa utilizării acestui agent energetic, hidrogenul poate fi folosit atat drept carburant pentru motoarele cu ardere internă cât şi drept reactant pentru producerea directă a energiei electrice în pilele de combustie.

Industria automobilistică pare să deschidă drumul către aplicaţiile de larg consum bazate pe hidrogen.

Astfel, Volkswagen a anunţat, prin vocea şefului său Ferdinand Piech, că a dezvoltat un prototip de maşină care consumă aproximativ 1l/100km. Maşina, capabilă să parcurgă 5000 km cu un rezervor (de dimensiuni normale), ar putea intra în producţia de serie în 3-4 ani.
Pe de altă parte, în ultimii 8 ani, experţii companiei au dezvoltat un nou tip de membrană ca element central al celulei de combustibil, care va permite construirea de sisteme mai mici şi mai eficiente. Principalele modificări constau în noua membrană de înaltă temperatură, bazată pe acidul fosforic, şi un nou tip de electrozi. Acestea permit celulei de combustibil să opereze la temperaturi de 120°C, fără a se pierde din putere şi fără a fi afectat motorul. Primele prototipuri care folosesc această tehnologie ar putea apărea până în 2010.

BMW a anuţat lansarea unei variante de Seria 7 care huncţionează cu hidrogen. BMW Hydrogen 7 va fi construit în serie limitată în Germania şi va fi distribuit din 2007 unor clienţi atent selecţionaţi din SUA şi din lume.
Motorul maşinii, derivat din motorul V12 6l al seriei 7, poate funcţiona pe benzină sau hidrogen şi are o putere de 260CP pentru un cuplu de 390Nm la 4300rpm. Maşina atinge 100km/h în 9,5 secunde. Posibilitatea de a funcţiona şi pe benzină şi pe hidrogen îi oferă maşinii o autonomie de 650 km, din care 200 sunt asiguraţi de cele 9 km de hidrogen. Viteza maximă este limitată electronic la 230 km/h (în SUA). În plus, toate materialele folosite în fabricaţia modelului sunt uşor de reciclat, reducând şi mai mult „amprenta“ maşinii asupra mediului.
Interesant este faptul ca hidrogenul este păstrat sub formă lichidă, la o presiune de 3-5 bar şi o temperatură de -250°C, deoarece câştigul de energie ar fi de 75%. Pentru a păstra această temperatură, rezervorul de hidrogen are 2 straturi groase de câte 2 mm, separate de 30mm de izolant termic. BMW afirmă că acest sistem ar putea păstra o cafea caldă timp de 80 de zile.
Maşina nu este produsă manual, ci reprezintă un pas înspre producţia de serie a maşinilor ce funcţionează cu hidrogen. BMW Hydrogen 7 a parcurs toate etapele de producţie şi verificare a calităţii pe care le parcurg în mod normal maşinile firmei bavareze şi oferă tot confortul Seriei 7.
BMW Hydrogen 7

Surse de documentare:
International Association for Hydrogen Energy
http://energreen.strainu.ro/category/hidrogen/