El contenido del artículo:
- Un poco de historia
- El sello distintivo de los motores de hidrógeno
- Los principales pros y contras de los motores de hidrógeno.
- Los coches más populares con motor de combustión interna de hidrógeno.
"El hidrógeno es el combustible del futuro": es con este mensaje que se están introduciendo los ICE de hidrógeno en las industrias del transporte y la aviación.
No es una coincidencia que el hidrógeno ocupe una posición de liderazgo entre todas las demás fuentes de energía alternativa: es lo más ecológico posible, tiene un recurso renovable y también tiene la mayor eficiencia en comparación con los motores clásicos que funcionan con gasolina y diésel.
Sin embargo, además de las innegables ventajas, el motor de hidrógeno también tiene una serie de desventajas, que aún no permiten hacerlo masivo y suplantar por completo a los "dañinos" motores de gasolina y diesel.
Un poco de historia
La humanidad comenzó a pensar en la necesidad de preservar el medio ambiente recientemente, pero los científicos comenzaron a pensar en reemplazar un motor de combustión interna convencional mucho antes.
Así, de la mano del científico François Isaac de Rivaz, natural de Francia, se fabricó el primer motor de hidrógeno en 1806. En 1841, Gran Bretaña recibió el primer acuerdo de patente para la fabricación de un motor de hidrógeno, y en 1852 científicos alemanes fueron capaz de crear un motor de combustión interna que funciona con una mezcla de aire e hidrógeno.
Sin embargo, los planes para la introducción de motores de hidrógeno se vieron frustrados por los motores de gasolina, que se generalizaron después de 1870.
Recordaron el hidrógeno como combustible alternativo nuevamente solo en 1941 en la sitiada Leningrado. Luego, el técnico soviético B. Shelishch utilizó un "cóctel" de aire e hidrógeno para lanzar globos de bombardeo.
Luego, el hidrógeno se volvió a olvidar, hasta que la crisis mundial del combustible llamó a la puerta en la década de 1970. A finales de los 70, el fabricante de automóviles BMW lanzó su primer automóvil que funcionaba con hidrógeno, y luego otras empresas siguieron su ejemplo, incluidas las estadounidenses General Motors y Ford, la japonesa Honda y otras.
Sin embargo, tan pronto como la crisis remitió, el interés por el hidrógeno como fuente de energía volvió a desvanecerse. Y ahora, décadas después, la humanidad volvió a recordar su existencia, que fue facilitada no solo por la activación de los ambientalistas, sino también por el aumento de los precios de los combustibles.
El sello distintivo de los motores de hidrógeno
Estructuralmente, un motor de hidrógeno no es muy diferente de un motor de combustión interna estándar. También contiene pistones, una cámara de combustión y un mecanismo de biela-manivela. Entonces, ¿cuál es la diferencia?
El hecho es que los motores de hidrógeno utilizan un método diferente para suministrar la mezcla de combustible y su posterior combustión. Además, la combustión del hidrógeno lleva mucho menos tiempo que en el caso de los combustibles derivados del petróleo. Las diferencias son insignificantes, y a primera vista puede parecer que no es difícil convertir un ICE convencional en uno de hidrógeno, pero no es así.
Varios problemas con el uso de un motor de hidrógeno:
- El hidrógeno es difícil de obtener. No es ningún secreto que está contenido en agua y es legítimamente considerado el elemento químico más extendido en el mundo, aunque prácticamente no está representado en su forma pura. Esto significa que el automóvil debe estar equipado con una instalación especial de tipo cerrado: un electrolizador responsable de dividir el agua y permitir la producción de hidrógeno. Sin embargo, en la práctica, dicha instalación es difícil de fabricar, lo que afecta en gran medida su coste final.
- Debido a la alta temperatura de compresión, el hidrógeno reacciona fácilmente con varios elementos metálicos de la central eléctrica e incluso con el aceite del motor.
- Incluso una pequeña fuga de hidrógeno en contacto con un colector calentado provocará un incendio. Es por eso que hoy en día, al crear motores de hidrógeno, solo se utilizan centrales rotativas, ya que reducen el riesgo de incendio debido a la mayor distancia entre los colectores de admisión y escape.
Sin embargo, la mayoría de los problemas se han resuelto hasta ahora, no solo en las instalaciones rotativas, sino también en los motores que utilizan mecanismos de pistón, lo que permite que el hidrógeno siga siendo el sustituto más prometedor de la gasolina / diésel.
Los principales pros y contras de los motores de hidrógeno.
Las principales ventajas que tienen los motores de hidrógeno:
- un alto nivel de respeto al medio ambiente, ya que el vapor de agua es producto de su combustión. Cuando el hidrógeno se quema, el aceite del motor también se quema; sin embargo, la cantidad de escape tóxico es varias veces menor que cuando se quema gasolina o combustible "pesado";
- alta eficiencia, varias veces superior a la de las centrales eléctricas clásicas que funcionan con combustible diésel o gasolina;
- relativa simplicidad estructural, así como la ausencia de sistemas de suministro de combustible costosos y poco fiables, que también son peligrosos;
- silencio.
A pesar de una serie de ventajas significativas, los motores de hidrógeno tienen un número suficiente de desventajas:
- alto precio y complejidad de la obtención de hidrógeno puro;
- infraestructura no desarrollada de estaciones de servicio capaces de repostar con hidrógeno;
- falta de normas internacionales para el transporte y uso de combustible de hidrógeno;
- alto costo de los componentes del combustible y mantenimiento de los motores de hidrógeno;
- dificultades asociadas con el almacenamiento de combustible de hidrógeno. Los científicos aún no han llegado a un denominador común en cuanto al material que se debe utilizar en la fabricación de tanques para almacenar hidrógeno combustible;
- un aumento en la masa total del automóvil debido a la presencia de un motor de hidrógeno, que es notablemente más pesado que los motores de gasolina y diésel ahora generalizados.
Además, los cilindros de hidrógeno deben inspeccionarse y certificarse periódicamente, lo que solo pueden realizar técnicos calificados y con licencia.
Los coches más populares con motor de combustión interna de hidrógeno.
En la foto: Riversimple Rasa
A pesar de que los científicos continúan desconcertados por los problemas actuales asociados con el uso de motores de hidrógeno, el número de autos que funcionan con hidrógeno continúa creciendo. Los coches propulsados por hidrógeno más famosos son:
- Toyota Mirai FCV: el automóvil debutó por primera vez en 2013, pero salió a la venta solo en 2015. Los cilindros disponibles en él proporcionaron un "alcance" de unos 500 km.
- BMW 750hL, cuya versión conceptual se mostró en 2000. El vehículo está equipado con un tanque de hidrógeno especial, cuya reserva es suficiente para cubrir una distancia de 300 km.
- Honda Clarity es otro automóvil que usa hidrógeno en lugar del combustible clásico. Las principales ventajas del modelo son su espectacular apariencia y una impresionante, para los estándares de los coches de hidrógeno, una reserva de marcha de 589 km.
- El Riversimple Rasa es un pequeño coche de hidrógeno originario del Reino Unido. Su característica principal era su bajo peso (poco más de 500 kg) y una impresionante reserva de marcha, unos 500 km.
Además, los fabricantes continúan presentando prototipos de hidrógeno, incluidos el Audi H-tron Quattro, el Mercedes GLC de hidrógeno, el camión Nikola One de Nikola Motor, el superdeportivo H2 Speed de la casa de diseño Pininfarina y muchos otros.
Conclusión
A pesar de una serie de desventajas, el hidrógeno puede convertirse en la fuente más prometedora de energía limpia durante los próximos 30 a 40 años. Solo tenemos que encontrar un método efectivo para producir hidrógeno y desarrollar una infraestructura para su entrega al consumidor final, y entonces la humanidad se olvidará para siempre no solo del combustible, sino también de la crisis ambiental.
