Buscar

Materiales

Envíe su artículo

Revistas Anteriores

Banner

Contador Estadistico

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterHoy600
mod_vvisit_counterAyer876
mod_vvisit_counterEsta semana3809
mod_vvisit_counterAnterior semana4505
mod_vvisit_counterEste mes14958
mod_vvisit_counterAnterior mes17742
mod_vvisit_counterTodos763223

Online (20 minutes ago): 4
Su IP: 54.234.74.85
,
Hoy: Oct 24, 2014
Home Revistas Revista Nº 8: "Ciencia" Uso del Hidrógeno como Combustible Urbano
Uso del Hidrógeno como Combustible Urbano

Autores:

H.L. Corso, N.Venturini y J.C. Bolcich

Centro Atómico Bariloche - (8400) S.C. de Bariloche, Argentina - Fax: 54 944 45299

E-mail: Esta dirección electrónica esta protegida contra spam bots. Necesita activar JavaScript para visualizarla

Presentación realizada por H.L. Corso en el World Congress on Air Pollution in Deveoping Countries, San José de Costa Rica, 21 al 26 de octubre de 1996. El trabajo será presentado en los precedimientos del Congreso que serán editados en enero de 1997.

 

Resumen

La declinación en las reservas mundiales de hidrocarburos (petróleo, gas natural), la contaminación ambiental - especialmente en los grandes centros urbanos- y la creciente preocupación por las posibles consecuencias devastadoras del calentamiento global a causa del efecto invernadero, hacen surgir la alternativa del uso del hidrógeno como combustible inagotable, no contaminante y no liberador de CO2 por combustión.

En este trabajo se presentan las características del hidrógeno, comparándolo con los combustibles tradicionales.

Se analizan las variantes de uso del hidrógeno como combustible alternativo, además de los posibles usos como aditivo de los combustibles tradicionales, con las consiguientes mejoras desde el punto de vista de las emisiones de contaminantes, para una etapa de transición hacia el uso de hidrógeno como combustible autónomo y como portador de energía en un sistema energético integrado. Se comparan, técnica y económicamente, los posibles sistemas de almacenamiento de hidrógeno, en especial los más promisorios para su uso en transporte vehicular. Se pasa revista a la legislación que se puso en vigencia en la Argentina en cuanto a emisión de contaminantes, y el papel central que el hidrógeno puede jugar para cumplir dichas normas. Por último, se sumarizan los trabajos que el Grupo Metalurgia derl Centro Atómico Bariloche está llevando a cabo en el área de la tecnología del hidrógeno, fundamentalmente en lo referente a caracterización de aleaciones metálicas formadoras de hidruros, que son la base para una de las formas más seguras y económicas de almacenamiento de hidrógeno.

 

Introducción

Las necesidades energéticas del mundo actual están cubiertas por diferentes fuentes de energía, pero casi el 90% proviene del uso del carbón, el petróleo y el gas natural (los así llamados "combustibles fósiles") (1).

El uso masivo del carbón y los hidrocarburos como combustibles, que tanta expansión experimentó desde el inicio de la revolución industrial, se enfrenta con varios inconvenientes que aconsejan limitar su consumo:

  • La concentración de CO2 en la atmósfera está aumentando desde los inicios de la revolución industrial (2). Entre los gases con efecto invernadero, el dióxido de carbono es el más importante, ya que contribuye en un 60% al calentamiento global, pese a su baja concentración en la atmósfera (aproximadamente el 0,03% en volumen) (3). Según un informe de la oficina de estudios climatológicos del Servicio Meteorológico Nacional (4), la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera aumentó un 25% desde 1860 y produjo un calentamiento continuo de la superficie terrestre. Se realizaron ensayos de simulación sobre la base de diversos tipos de crecimiento económico y del uso de la energía. Si se produjera, por ejemplo, un gran aumento de las emisiones contaminantes, sin prestar atención al riesgo que dicha actitud importa para el medio ambiente, este estudio predice un aumento de la temperatura media global del planeta de 0,8°C por década. Estos cambios climáticos pueden ocasionar graves sequías con importantes reducciones de caudal en los ríos y, consecuentemente, crisis energéticas de difícil superación. A esto habría que sumar la elevación del nivel medio del mar, que afectaría seriamente a las zonas costeras bajas, especialmente a los deltas
  • Los cuatro mayores consumidores de petróleo en el mundo son Estados Unidos, Rusia, Gran Bretaña y Japón, y entre los cuatro totalizan casi el 50% de las emisiones mundiales de CO2.
  • Las lluvias ácidas, debidas a la combinación de la humedad del aire con los productos de la combustión (óxidos de azufre y nitrógeno) del carbono y sus derivados, destruyen bosques y plantaciones y acidifican ríos y lagos, deteriorando el hábitat de peces y plantas acuáticas.
  • El carbono y los hidrocarburos naturales se están agotando, lo que hace aconsejable restringir su uso a la elaboración de productos petroquímicos, de mayor valor agregado. En Argentina, de acuerdo con un estudio de 1994 (5), al ritmo de consumo actual, las reservas de petróleo alcanzarían apenas para 16 años, las de gas natural, para 39 años, y las de carbón, para 570 años.
  • Los inconvenientes mencionados pueden preocupar en mayor o menor medida a la gente y a los gobiernos, pero hay un aspecto más, que debería ser considerado con gran urgencia, y que es la contaminación en los grandes centros urbanos. La combustión de los hidrocarburos, que en las ciudades se debe en gran medida al transporte automotor, libera óxidos de carbono, azufre y nitrógeno, hollín, cenizas, compuestos orgánicos, que se transfieren a la atmósfera, acelerando su contaminación. Una noticia reciente (6) informa que según la Red Nacional de Salud Pública de Francia, en conglomerados urbanos como París y Lyon, las partículas en suspensión en el aire y el SO2 provocan cada año la muerte prematura de 260 a 350 personas ya afectadas por enfermedades respiratorias o cardiovasculares. Además de los efectos perjudiciales sobre la salud de las personas (7,8), la contaminación ambiental daña materiales, construcciones y monumentos, ocasionando enormes gastos de mantenimiento y reposición.
  • Las razones comentadas sugieren la conveniencia de repensar el esquema energético mundial, y particularmente, buscar alternativas para el uso de naftas y gas-oil en el transporte urbano.

    Algunos países están adoptando medidas punitorias para los responsables de la emisión de contaminantes. Finlandia, Noruega, Holanda y Suecia, por ejemplo, han introducido impuestos a las emisiones de CO2.

    Parece razonable buscar una solución global, que incluya tanto a las fuentes primarias de energía como a los portadores energéticos secundarios.

    El hidrógeno aparece como un factor promisorio eneste posible y necesario cambio. Si bien el papel que puede jugar el hidrógeno en todo un sistema energético es muy amplio, en este trabajo nos limitaremos a considerar su uso como combustible vehicular, por la importancia que puede alcanzar su uso en todo programa que proponga reducir drásticamente la contaminación urbana.

     

    Situación Ambiental de la Ciudad de Buenos Aires

    La ubicación geográfica de la ciudad de Buenos Aires, en la orilla de un río muy ancho, que a su vez bordea una extensa llanura abierta a los vientos, es sin duda una situación propicia para la dispersión de los contaminantes volcados a la atmósfera por las industrias y los vehículos. Pero cuando las condiciones meteorológicas no son favorables, las concentraciones de los contaminantes en el aire urbano cambian rápidamente. En días calurosos, con altos porcentajes de humedad en horas de intenso tránsito vehicular, el centro de la ciudad, con calles encerradas por altos edificios, siente de inmediato el impacto de la contaminación ambiental.

    De acuerdo con las mediciones realizadas por el Instituto de Química Física de Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE) en 1992 (8), entre abril y diciembre, en dos lugares céntricos y a 80 cm del suelo, se registraron rápidas variaciones en la concentración de CO, en determinaciones cada medio minuto, con picos de 40 ppm y promedios horarios de 20.8 ppm. En mediciones horarias promedio, se nota la influencia de la densidad de tránsito, con picos de 16 ppm al mediodía. En el caso de mediciones promedio diarias, durante una semana, se encuentran los máximos de lunes a viernes, con picos del orden de 16 ppm al mediodía. En el caso de mediciones promedio diarias, durante una semana, se encuentran los máximos de lunes a viernes, con picos del orden de 15 ppm. La Environmental Protection Agency (EPA) ha fijado el límite permisible para CO en 9 ppm como promedio de 8 horas. Por lo tanto, los valores registrados en el microcentro de Buenos Aires exceden sobradamente este límite. Los registros, obviamente, cambian de una calle a otra, en función de la circulación vehicular y el trazado con respecto a los vientos dominantes. El INQUIMAE realizó mediciones de óxidos de nitrógeno y azufre en Buenos Aires y alrededores, encontrando valores de 0.027-0.047 ppm para NOx y de 0.002-0.008 ppm para SO2, que se encuentran por debajo de los límites máximos establecidos por EPA (0.053 ppm para NOx y 0.030 ppm para SO2).

    El Servicio Meteorológico Nacional y la Comisión Nacional de Energía Atómica realizaron mediciones de concentración de partículas (sin separarlas por tamaño) en el microcentro de Buenos Aires, obteniendo valores de 35-70 µg/m3, que en ocasiones llegaron a 160 µg/m3. El límite máximo fijado por EPA para material particulado menor que 10 micrones es de 150 µg/m3.

    En resumen, se puede destacar que en el 30% de los días, y en el 40% de los laborables, el nivel promedio de CO durante 8 horas supera los límites aconsejados por la EPA. En el caso del material particulado, en el 15% de las pocas muestras recogidas, se superaron los límites aceptables. Los registros de NOx en varios puntos de la ciudad están peligrosamente cerca del máximo tolerable.

     

    El hidrógeno: una solución posible

    El gas hidrógeno, el elemento más simple de todos cuantos existen en la naturaleza, es un combustible muy eficiente. Produce más energía por unidad de masa que cualquier otro combustible, 120 MJ/Kg (Tabla I).

    La naturaleza no nos brinda hidrógeno libre, pero es uno de los constituyentes del agua, y puede ser obtenido a partir de ella por electrólisis y una fuente primaria disponible de energía.

    La combustión del hidrógeno produce esencialmente agua, lo que conforma un ciclo de producción-consumo prácticamente no contaminante.

    El uso del hidrógeno como combustible para motores de combustión interna ha sido estudiado desde principios de siglo (9). Varias propiedades del hidrógeno son muy atractivas en este sentido (Tabla II).

    En cuanto a los productos de combustión, el hidrógeno presenta claras ventajas frente a los demás combustibles, ya que solamente se pueden producir óxidos de nitrógeno, por oxidación del nitrógeno del aire, y siempre que la combustión se produzca a alta temperatura. Existe la posibilidad de controlar la temperatura de combustión mediante el agregado de agua en la cámara respectiva.

    La otra gran línea que está siendo explorada y llevada a la práctica intensamente consiste en el uso del hidrógeno para alimentar celdas combustibles, que combinándolo con oxígeno del aire lo reconvierten a electricidad. En este caso, la planta motriz es uno o más motores eléctricos. Este tipo de vehículos ha experimentado un gran impulso como consecuencia del desarrollo de nuevas celdas combustibles, y existen ya varios prototipos en el mundo, como el NECAR II de Daimler-Benz de Alemania, o los buses desarrollados por Ballard de Canadá.

    Para poder comparar el rendimiento de los distintos combustibles, se puede señalar en forma aproximada que energéticamente, 1 Nm3 GNC equivale a 1 litro de gasolina, o a 3 Nm3 H2.

    Los precios indicativos actuales en Argentina son:

    Gasolina (95 octanos) $ 0,9430 / litro

    Gasolina (86 octanos) $ 0,7320 / litro

    Gas oil $ 0,3470 / litro

    GNC $ 0,2670 / Nm3

    Hidrógeno $ 1,2000 / Nm3

    Hythane (20%) (estim.) $ 0,4350 / Nm3

     

    Uso del hidrógeno como aditivo de los combustibles tradicionales

    El sector transporte es responsable de una parte importante de la emisión de gases y vapores contaminantes. Con respecto a la emisión total, este sector contribuye con el 22% de la liberación de CO2, el 4% del SO2, el 57% de los NOx, el 87% del CO y el 87% delos compuestos orgánicos volátiles (10).

    El reemplazo inmediato de combustibles del carbono por hidrógeno es impensable desde varios puntos de vista. Además de los intereses económicos que sustentan el sistema energético actual, existen también limitaciones técnicas que no permiten un cambio total y brusco del combustible vehicular, tanto en su etapa final de consumo como en lo relativo a producción y distribución.

    Un cambio gradual, con escasas modificaciones técnicas y reducidos costos, parece recomendable como una etapa de transición hacia un sistema global basado en hidrógeno, que incluirá vehículos de emisión cero (ZEV). En este sentido, el uso de hidrógeno como aditivo de los combustibles tradicionales presenta claras ventajas.

    La adición de hidrógeno a los hidrocarburos utilizados como combustibles amplifica las propiedades de combustión no contaminante de ambos; en general, las reducciones de emisión de contaminantes son mayores que el porcentaje energético de hidrógeno agregado al combustible (9). De acuerdo con experiencias ya realizadas (11), el agregado de un 10% en masa de hidrógeno a la nafta disminuye las emisiones de los motores que utilizan ciclo Otto en los siguientes porcentajes: CO; 37% Hidrocarburos: 8% NOx: 31%

    En motores diesel, con la adición al gas-oil de 3,5% en masa de hidrógeno, la emisión de hollín disminuye un 38%.

    En turbinas, con un 5% en masa de hidrógeno, la emisión de hidrocarburos aromáticos disminuye en 83%.

    Si se agrega al gas natural comprimido (GNC) un 1,4% en masa de hidrógeno (10% en volumen), se logran importantes reducciones en la emisión de CO y CO2. La mezcla de gas natural con un 20% en volumen de hidrógeno ya está registrada como marca comercial, Hythane. Un bus alimentado con Hythane ya está funcionando en Montreal como parte del Proyecto Euro-Quebec (12).

    El hidrógeno y el gas natural están además vinculados por otros motivos (13):

    - Comparten tecnologías similares para almacenamiento y sistemas de recarga.

    - La mayor parte del hidrógeno se obtiene actualmente del gas natural.

    - Parte del hidrógeno puede ser distribuido a través de los gasoductos existentes.

     

    Sistemas de almacenamiento de hidrógeno para uso vehicular

    Un tema de interés central para el uso del hidrógeno como combustible vehicular, tanto para motores de combustión interna como para alimentar combustibles, o para vehículos híbridos (14), es el método a adoptar para almacenarlos a bordo.

    La forma en que el hidrógeno va a estar almacenado en el vehículo está relacionada no sólo con las características del tanque que se debe instalar, sino también con todo el sistema de producción, distribución, y muy especialmente, con el diseño de las estaciones de carga.

    El contenedor de hidrógeno debe reunir ciertas condiciones:

    - Tener suficiente masa de hidrógeno almacenada como para permitir una autonomía comparable a los vehículos actuales.

    - No agregar excesivo peso al vehículo.

    - Permitir una recarga del tanque en un tiempo razonablemente corto.

    -Formar parte de un sistema de distribución y almacenamiento que debe ser operado y utilizado por el público en general, con un mínimo de riesgos.

    Actualmente, se están estudiando varias formas diferentes de almacenamiento para uso vehicular, de las que mencionaremos tres:

  • Tanques con hidrógeno líquido.
  • Almacenadores a base de hidruros metálicos.
  • Recipientes con gas comprimido.
  • En todos los casos, debe tenerse especial cuidado con la selección del material y el proceso de fabricación del contenedor, a efectos de minimizar y controlar el deterioro de sus propiedades mecánicas a causa de la fragilización por hidrógeno.

    Hemos realizado una comparación técnico-económica de diferentes tipos de almacenamiento de hidrógeno (15), y se pueden mencionar aquí los datos de interés para el diseño de un contenedor vehicular, con una capacidad aproximada de 30 Nm3H2, equivalente a unos 10 litros de gasolina, con una autonomía de 200 km para un automóvil mediano.

    Para el almacenamiento como gas comprimido, pueden utilizarse tanques de acero convencionales, del tipo de los tubos comerciales (16), a una presión de 200 bar. El diseño de los recipientes a presión debe estar en un todo de acuerdo con el ASME Boiler and Pressure Vessels Code, American National Standard ANSI-ASME.

    Una alternativa más atractiva para uso vehicular por su bajo peso es el tipo de tanque previsto en el Hypasse Project (17), consistente en un tanque interior de aluminio de 5 a 6 mm de espesor, que actúa como el contenedor del gas, recubierto con un compuesto de fibra Aramide y resina epoxi. Las presiones de trabajo llegan a 300 bar. Este tipo de contenedores ya se fabrican en Argentina para GNC.

    Las unidades almacenadoras a base de hidruros deben contener una aleación con la mayor capacidad de absorción posible, con presiones y temperaturas de absorción-desorción moderadas, y con gran estabilidad al ciclado. Para efectuar una comparación con los contenedores de gas a presión, se tomó como referencia una aleación tipo MmNi5, con una capacidad de absorción de hidrógeno de 1,5% en peso, y una densidad de 3 g/cm3, en un contenedor de acero de 3 mm de espesor de pared. En este caso, se debe contemplar un volumen adicional para la posible expansión del material hidrurado.

    Con los datos mencionados, se puede calcular la relación entre Capacidad de Almacenamiento de Hidrógeno y Peso de Contenedor (Tabla III) a los efectos de comparar los distintos sistemas mencionados.

     

    Legislación argentina sobre emisiones

    contaminantes automotrices

    Como resultado de un acuerdo entre los países integrantes del Mercosur, Argentina ha adoptado un programa obligatorio que prevé que en un lapso de cuatro años los vehículos deberán disminuir gradualmente hasta un 92% sus niveles actuales de emisión de contaminantes con los gases de escape. Estas pautas han sido fijadas en el Reglamento Nacional de Tránsito y Transporte, Decreto del Poder Ejecutivo Nº 875 (Art. 31), publicado en el Boletín Oficial Nº 27.919 del 24 de junio de 1994 (18).

    En este decreto se establecen distintas fechas a partir de las cuales habrá valores límite para emisión de contaminantes. Si bien los plazos se han prorrogado, la normativa original establece las siguientes restricciones para las emisiones contaminantes de los distintos vehículos:

    - Para vehículos livianos, tanto de fabricación nacional como importados, con motor de ciclo Otto o Diesel, hasta 2.800 kg, las emisiones de gases de escape a partir del 1 de enero de 1999 no deberán exceder los límites indicados en la Tabla IV.

    - Para vehículos pesados, con motor de ciclo Otto o Diesel, las emisiones de gases de escape a partir de 1 de enero de 1997 no deberán exceder los valores límites indicados en la Tabla V.

    Además, se establecen límites para la emisión de partículas visibles por el tubo de escape en el ensayo bajo carga de los motores Diesel y todos los vehículos equipados con ellos.

    Podemos comparar esta legislación con la europea y la norteamericana. La Tabla VI muestra los valores límites para emisiones de vehículos, propuestos (EURO 3) para 1999 por la Comunidad Europea (19), y en la Tabla VII se indican los valores máximos de emisión fijados por el California Air Resources Board (CARB) (20).

    Comparando las Tablas IV, VI y VII, se puede ver que la legislación argentina es similar a la europea y norteamericana.

    Ahora bien. La legislación existe y esto representa un gran avance sobre la situación anterior. La pregunta siguiente es cómo cumplirla. Es necesario indagar si con el parque automotor actual, con las perspectivas de la industria automotriz para el futuro inmediato y con el sistema actual de producción, distribución y consumo de combustibles, es posible ajustarse a tales límites.

    Como referencia, podemos citar el proyecto de demostración que está llevando a cabo la empresa MAN de Alemania (19) para el desarrollo de un vehículo urbano para 92 pasajeros alimentado a hidrógeno líquido o gasolina, como parte del Proyecto Euro-Quebec. Está previsto que este vehículo circule en servicio entre 1996 y 1998 en las ciudades de Erlangen y Munich. El motor, de 6 cilindros en línea e ignición por chispa con aspiración natural e inyección en la admisión, tiene dos sistemas de alimentación independientes. Cada cilindro tiene un inyector de hidrógeno y uno de gasolina, en el conducto de admisión.

    En los ensayos comparativos realizados, las emisiones de contaminantes para cada tipo de combustible se han comparado con los límites propuestos para 1999 (EURO 3), que ya se citaron en la Tabla VI. En dichos ensayos, se han medido los siguientes niveles de emisión para cada uno de los combustibles utilizados (expresados en g/KWh):

    - Utilizando gasolina 2.1 (CO), 1.8 (NOx) y 0.2 (Hidrocarburos)

    - Utilizando hidrógeno 0.0 (CO), 0.4 (NOx) y 0.04 (Hidrocarburos)

    Cabe aclarar que estos niveles de emisión se logran con catalizador reductor (en el caso del hidrógeno) y catalizador de tres vías (para el caso de usar gasolina).

    Si se comparan las emisiones contaminantes de vehículos a nafta con las de los convertidores a GNC, estos últimos emiten con respecto a los nafteros, un 10% de hidrocarburos reactivos, un 20% de monóxido de carbono, un 40% de hidrocarburos totales y un 70% de óxidos de nitrógeno (21).

    Por lo tanto, el GNC se presenta como más apto para acercarse a los límites fijados por las legislaciones restrictivas. Obviamente, y como ya se mencionó, el hidrógeno puede hacer un aporte significativo en una etapa de transición, como aditivo del GNC, y ser la solución definitiva al ser adoptado como combustible autónomo y portador energético.

     

    Investigación y desarrollo

    en el Centro Atómico Bariloche

    Desde hace más de diez años, el Grupo Metalurgia del Centro Atómico Bariloche viene realizando trabajos en el campo del hidrógeno como portador energético, especialmente en lo referente a formas de almacenamiento y uso como combustible para motores de combustión interna.

  • Con respecto al almacenamiento de hidrógeno, las tareas de investigación y desarrollo se han focalizado en la preparación y caracterización de aleaciones metálicas formadoras de hidruros, así como en el diseño, construcción y ensayo de unidades almacenadoras a escala piloto.
  • Las aleaciones formadoras de hidruros presentan grandes ventajas para el almacenamiento seguro de hidrógeno en varias aplicaciones, y son de especial interés en los casos, como lo es el del transporte vehicular, en que se deban almacenar cantidades importantes de hidrógeno en volúmenes reducidos, ya que en los hidruros usuales la densidad de hidrógeno (masa / volumen de contenedor) es mayor que en hidrógeno gaseoso a alta presión, o que en hidrógeno líquido. Es posible además efectuar un diseño o tailoring de la aleación más adecuada para cada aplicación, según los parámetros de operación esperados (presión, temperatura, caudal, capacidad de absorción, etc.).

    Existe una gran cantidad de aleaciones cuyas características permiten su aplicación en distintos usos y bajo diferentes condiciones de trabajo.

    Básicamente, las aleaciones más promisorias pueden agruparse en tres grandes familias:

    a) Base Magnesio (Como Mg-10wt%Ni)

    b) Base Circonio-Titanio (Fases de Laves AB2, con A: Ti y B: Fe, Cr, Ni, V)

    c) Base Tierras Raras (Tipo AB5, con A: La, Mm y B: Ni, Al, Co, Mn, etc.)

    Las aleaciones bajo estudio deben ser preparadas y caracterizadas en cuanto a proceso de fabricación, microestructura, segregación de aleantes, estado superficial, y propiedades como formadoras de hidruros.

    Actualmente, se están caracterizando aleaciones almacenadoras de los tipos: MmNi5-xAlx y ZrxTi1-x (CryFe1-y)2.

    Para estos estudios se dispone de varios equipos volumétricos, que permiten determinar las isotermas P-C-T características, se está montando un equipo de diseño propio para mediciones de espectroscopía de desorción térmica (TDS), y se cuenta con la infraestructura convencional de metalografía, con microscopía óptica y electrónica de transmisión (TEM) y de barrido (SEM). La Figura 1 muestra una familia de isotermas P-C-T típicas, obtenida en un equipo volumétrico para una de las aleaciones en estudio (22).

    Se han diseñado y construido tres prototipos de almacenadores, el primero de ellos a escala muy pequeña y con aleación Fe-Ti, y los dos últimos, a escala piloto (con una capacidad nominal de 1 Nm3 H2) con aleación Mg-10wt% Ni (Figura 2).

  • En lo referente al uso del hidrógeno como combustible, un primer trabajo consistió en la puesta en marcha de un motor V-8 de pickup alimentado a gas hidrógeno, para lo cual fue necesario diseñar y construir un sistema de carburación adecuado.
  • Actualmente se están realizando ensayos para contar con la tecnología que permita alimentar con hidrógeno gaseoso un motor moderno de inyecciónmiltipunto. En este aspecto, cabe mencionar que la baja densidad del hidrógeno con respecto a la gasolina hace imperioso disponer de inyectores que puedan entregar un volumen por embolada del orden de 400 veces el correspondiente a la gasolina. Para ello, se han diseñado inyectores adecuados, y se ha montado un sistema de ensayo con adquisición de datos que simula su funcionamiento en servicio y permite su evaluación.


    Consideraciones finales
    La calidad de vida en los grandes conglomerados urbanos está siendo amenazada muy especialmente por la contaminación del aire. El transporte automotor es en gran medida responsable de este deterioro.

    Se presenta como imperioso tender cada vez más a la utilización de vehículos no contaminantes.

    El uso del hidrógeno como aditivo de los combustibles tradiciones (en una etapa de transición) y como combustible autónomo para alimentar motores de combustión interna o celdas combustibles (en un futuro que no debería ser muy lejano), se presenta como una solución real, compatible con el desarrollo tecnológico actual.

    Pero no habrá un número significativo de vehículos impulsados a hidrógeno hasta que no exista una infraestructura adecuada para su distribución y suministro, cuyo desarrollo dependerá de la demanda del mercado y de las políticas fiscales que se implementen.

    Esta demanda no crecerá rápidamente si sólo se consideran los precios relativos actuales del hidrógeno en comparación con los combustibles fósiles.

    Será necesario crear la conciencia suficiente para que estos últimos carguen con los costos de la contaminación del aire y de sus consecuencias para el ambiente y la salud humana.

    Referencias (1) William Fulkerson, Roddie R. Judkins and Manoj K. Sanghvi, Energy from Fossil Fuels, Scientific American, September 1990, 83-89.(2) Robert M. White, The Great Climate Debate, Scientific American, July 1990, 18-25. (3) E. Meinardi y J. Sztrajman, Aspectos Biofísicos del Efecto Invernadero, Programa PROCIENCIA-Conicet, Serie Divulgación. (4) Diario La Nación, Buenos Aires, edición del 26-1-89. (5) Las utopías del medio ambiente, Centro Editor de América Latina, 1990, reproducido en el diario Página/12, Buenos Aires, edición del 3-4-94. (6) Diario Página/12, Buenos Aires, edición del 10-2-96. (7) R. M. Zweig, Health benefits of a chinese hydrogen economy, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 12, Nº 4 (1987), 267-270. (8) P. Aramendía, R. Fernández Prini y G. Gordillo, ¿Buenos Aires en Buenos Aires?, Ciencia Hoy, Vol. 6, Nº 31, 1995, pp. 55-64. (9) Justin Fulton and Frank Lynch, Leveraged use of hydrogen in internal combustion engines, Hydrogen Energy Progress XI, Stuttgart (1996), 123-132. (10) Programa Joule-Thermie, European Community, technical booklet. (11) A. Ya. Stolyarevskii and A. V. Chuveliov, Economical damage evaluation to population and environment in the comparison of alternative production and application technologies of perspective energy carriers, Hydrogen Energy Progress VI (1986), 94-120. (12) Alan C. Lloyd, Hydrogen and air quality - Meeting the challenge, 1996, prepared for presentation at 11th WHEC, Stuttgart, 1996. (13) James S. Cannon, Harnessing hydrogen: The transition to a hydrogenbased transportation system, Hydrogen Energy Progress XI, Stuttgart (1996), 217-226. (14) J. Ray Smith, Getting Along without Gasoline - The Move to Hydrogen Fuel, Science & Technology Review, March 1996, 28-31. (15) J. C. Bolcich et al., Wind-Hydrogen Energy Demonstration Plant - Production, Storage and Utilization of Hydrogen, Second World Hydrogen Summit, Montreal, Canadá, 1995. (16) Matheson - Gas Products, commercial catalog, 1990.(17) J. Zieger, HYPASSE - Hydrogen Powered Automobiles Using Seasonal and Weekly Surplus of Electricity, Hydrogen Energy Progress X (1994), 1367-1375. (18) Prensa Vehicular, Buenos Aires, 15-4-95. (19) MAN, Mobile future - Clean environment - Hydrogen / MAN hydrogen propulsion system for city busses, technical booklet, 1996. (20) K. Nelson and J. Masters, Creation of a market for natural gas vehicles in the U. K., Proceedings of the 19th World Gas Conference, Milan 20-23 June 1994, pp. 1-17. (21) Prensa Vehicular, Buenos Aires, 15-5-94. (22) D. Rodríguez, H. A. Peretti y G. Meyer, Substitución parcial de níquel por aluminio en aleaciones mischmetal-níquel para almacenamiento y purificación de hidrógeno, trabajo a ser presentado en NOTIMAT / MATERIA'96, Simposio sobre Ciencia e Ingeniería de Materiales, San Carlos de Bariloche, Argentina, 21-24 de octubre de 1996.

    Tabla I

    Densidades de energía de varios combustibles Combustible densidad de Energía (MJ/Kg) Hidrógeno 141.90 Metano 55.55 Etano 51.92 Propoano 50.39 Gasolina 47.27 Gas Natural 47.21 Kerosene 46.00 Petróleo 45.55 Benceno 42.29 Carbón 31.38 Etanol 29.70 Metanol 22.69 Amoníaco 20.54 Madera 17.12 Tabla II Propiedades relevantes del Hidrógeno y otras combuslibles Combustible Hidrógeno Metano PropanoGasolina Densidad en CNPT(Kg/m3) 0.0898 0.7167 1.87 700-750 Temperatura de autoignición(K) 793 813 760 500-744 Energía mínima de ignición en aire(mJ) 0.017 0.30 0.26 0.24 Límites de inflamabilidad en aire(% vol.) 4-75 5-15 2-9 1-7.6 Temperatura de llama en aire (K) 2323 2227 2385 2470 Velocidad de llama Tabla III Comporación de las relaciones Capacidad de almacenamiento de hidrógeno / Peso de contenedor calculadas para una capacidad de 30 Nm3H2 (aproximadamente 200 km de autonomía) Sistema de Almacenamiento Capacidad de Almacenamiento/Peso Contendor(Nm3 H2/Kgr) Cilindras comerciales (200 bar) 0.291 Tanques de mat.compuesto (300 bar) 0.441 Unidades a base de hidruros(1-5 bar) 0.146 Tabla IV Valores límite para de gases de escape de todo vehículo liviano en Argentina, a partir del 1 de enero de 1999. Contaminante Valor LímiteMonóxido de carbono 2.0 g/km Hidrocarburos 0.3 g/km Oxidos de nitrógeno 0.6 g/km Monóxido de carbono en marcha lenta* 0.5% Hidrocarburos en marcha lenta* 250 ppm*Aplicable a vehículos equipados con motor de ciclo Otto. Tabla V Valores límite para de gases de escape de todo vehículo liviano en Argentina, a partir del 1 de enero de 1997. Contaminante Valor Límite Monóxido de carbono 11.2 g/KWh Hidrocarburos 2.4 g/KWh Oxidos de nitrógeno 14.4 g/KWh Monóxido de carbono en marcha lenta* 2.5% Hidrocarburos en marcha lenta* 400 ppm *Aplicable a vehículos equipados con motor de ciclo Otto. Tabla VI Valores límites propuestos (EURO 3) para 1999. ContaminanteValor Límite (g/KWh) Monóxido de carbono 2.0 Oxidos de nitrógeno 5.0 Hidrocarburos 0.6 Tabla VII Emisiones límite fijadas por California Air Resources Board (CARB)Contaminante (Emisiones en g/km) Vehículo común liviano Vehículo de baja emisión (LEV) Monóxido de carbono 6 2.9 Hidrocarburos (sin metano) 0.33 --- Gases orgánicos (sin metano) --- 0.01 Oxidos de nitrógeno 067 0.47

     

    Evento 2011

    RDDS / INVABIO en

    NANO MERCOSUR 2011

    Evento 2009

    BELL EXPORT S.A. en SINPRODE 2011

    Powered by Joomla!. Valid XHTML and CSS.