Fuente:afdc.energy.gov
El hidrógeno (H2) es un combustible alternativo que se puede producir a partir de diversos recursos domésticos. Aunque el mercado del hidrógeno como combustible para el transporte está en sus inicios, el gobierno y la industria están trabajando para lograr una producción y distribución de hidrógeno limpia, económica y segura para su uso generalizado en vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV). Los FCEV de servicio liviano ahora están disponibles en cantidades limitadas para el mercado de consumo en regiones localizadas a nivel nacional y en todo el mundo. El mercado también se está desarrollando para autobuses, equipos de manejo de materiales (como carretillas elevadoras), equipos de apoyo en tierra, camiones medianos y pesados, embarcaciones marinas y aplicaciones estacionarias. Para obtener más información, consulte las propiedades del combustible y el Centro de recursos de análisis de hidrógeno.
El hidrógeno es abundante en nuestro medio ambiente. Se almacena en agua (H2O), hidrocarburos (como metano, CH4) y otras materias orgánicas. Uno de los desafíos de usar hidrógeno como combustible es extraerlo de manera eficiente de estos compuestos.
Actualmente, el reformado con vapor, que combina vapor a alta temperatura con gas natural para extraer hidrógeno, representa la mayor parte del hidrógeno producido en los Estados Unidos. El hidrógeno también se puede producir a partir del agua a través de la electrólisis. Esto requiere más energía, pero se puede hacer usando energía renovable, como la eólica o la solar, y evitando las emisiones nocivas asociadas con otros tipos de producción de energía.
Casi todo el hidrógeno producido en los Estados Unidos cada año se usa para refinar petróleo, tratar metales, producir fertilizantes y procesar alimentos.
Aunque la producción de hidrógeno puede generar emisiones que afectan la calidad del aire, dependiendo de la fuente, un FCEV que funciona con hidrógeno emite solo vapor de agua y aire caliente como escape y se considera un vehículo de cero emisiones. Los principales esfuerzos de investigación y desarrollo tienen como objetivo hacer que estos vehículos y su infraestructura sean prácticos para un uso generalizado. Esto ha llevado al lanzamiento de vehículos de producción de servicio ligero a los consumidores minoristas, así como a la implementación inicial de autobuses y camiones de servicio mediano y pesado en California y la disponibilidad de flotas en los estados del noreste.
Obtenga más información sobre el hidrógeno y las pilas de combustible en la Oficina de Tecnologías de Hidrógeno y Pilas de Combustible.
Hidrógeno como combustible alternativo
El hidrógeno se considera un combustible alternativo en virtud de la Ley de Política Energética de 1992. El interés en el hidrógeno como combustible alternativo para el transporte se deriva de su capacidad para alimentar celdas de combustible en vehículos de cero emisiones, su potencial para la producción nacional y el rápido tiempo de llenado de la celda de combustible. y alta eficiencia. De hecho, una celda de combustible acoplada a un motor eléctrico es de dos a tres veces más eficiente que un motor de combustión interna que funciona con gasolina. El hidrógeno también puede servir como combustible para motores de combustión interna. Sin embargo, a diferencia de los FCEV, estos producen emisiones de escape y son menos eficientes. Obtenga más información sobre las celdas de combustible.
La energía en 2,2 libras (1 kilogramo) de gas hidrógeno es aproximadamente la misma que la energía en 1 galón (6,2 libras, 2,8 kilogramos) de gasolina. Debido a que el hidrógeno tiene una densidad de energía volumétrica baja, se almacena a bordo de un vehículo como gas comprimido para lograr el rango de conducción de los vehículos convencionales. La mayoría de las aplicaciones actuales utilizan tanques de alta presión capaces de almacenar hidrógeno a 5000 o 10000 libras por pulgada cuadrada (psi). Por ejemplo, los FCEV en producción por parte de los fabricantes de automóviles y disponibles en los concesionarios tienen tanques de 10,000 psi. Los dispensadores minoristas, que en su mayoría están ubicados en las estaciones de gasolina, pueden llenar estos tanques en aproximadamente 5 minutos. Los autobuses eléctricos de pila de combustible utilizan actualmente tanques de 5,000 psi que tardan entre 10 y 15 minutos en llenarse. Se están desarrollando otras formas de almacenar hidrógeno, incluida la unión química del hidrógeno con un material como hidruro metálico o materiales adsorbentes de baja temperatura. Obtenga más información sobre el almacenamiento de hidrógeno.
Los datos de las estaciones minoristas de servicio de hidrógeno, recopilados y analizados por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, muestran que el tiempo promedio que se dedica a alimentar un FCEV es de menos de 4 minutos.
California es líder en la nación en la construcción de estaciones de servicio de hidrógeno para FCEV. A mediados de -2021, 47 estaciones minoristas de hidrógeno estaban abiertas al público en California, así como una en Hawái, y 55 más se encontraban en diversas etapas de construcción o planificación en California. Estas estaciones prestan servicio a más de 8,000 FCEV. California continúa brindando fondos para construir infraestructura de hidrógeno a través de su Programa de Transporte Limpio. La Comisión de Energía de California está autorizada para asignar hasta $ 20 millones por año hasta 2023 y está invirtiendo en 100 estaciones públicas iniciales para apoyar y alentar estos vehículos de cero emisiones. Además, se planean 14 estaciones minoristas para los estados del noreste, y algunas de ellas ya atienden a clientes de flotas.
Los fabricantes de vehículos solo ofrecen FCEV a los consumidores que viven en regiones donde existen estaciones de hidrógeno. Las estaciones no minoristas en California y en todo el país también continúan dando servicio a las flotas de FCEV, incluidos los autobuses. Múltiples centros de distribución están utilizando hidrógeno como combustible para vehículos de manejo de materiales en sus operaciones normales. Además, se han hecho varios anuncios con respecto a la producción de vehículos pesados, como camiones de línea, que requerirán estaciones de servicio con capacidades mucho más altas que las estaciones de servicio liviano existentes. Encuentre estaciones de servicio de hidrógeno en los Estados Unidos.
