El hidrógeno, el elemento más simple pero más abundante del universo, es increíblemente versátil y recientemente se ha aprovechado en pilas de combustible de hidrógeno mediante un proceso electroquímico que combina hidrógeno y oxígeno para producir agua y gas. Estas células pueden potencialmente resolver algunos de los problemas más apremiantes relacionados con la energía. Si bien continúa el debate sobre los pros y los contras de las pilas de combustible de hidrógeno, no se discute que el hidrógeno es una alternativa ecológica a los combustibles fósiles que puede proporcionar energía de alta densidad para muchas plantas industriales y modos de transporte.
Aquí, profundizaremos en cómo las celdas de combustible de hidrógeno pueden cambiar el futuro de la utilización de energía y cómo las empresas se beneficiarán de esta evolución.
Índice del contenido
Mercado mundial de pilas de combustible de hidrógeno
Datos sobre las pilas de combustible alimentadas por hidrógeno
Conclusión
Mercado mundial de pilas de combustible de hidrógeno
El mercado mundial de pilas de combustible de hidrógeno valía la pena Se estima que 6.6 millones de dólares en 2021y las empresas de pilas de combustible seguirán trabajando para hacer que las pilas de combustible de hidrógeno sean más ligeras, menos costosas de producir y requieran menos piezas.
Como tal, se prevé que el mercado tendrá un valor de 19.5 millones de dólares de aquí a 2027 y registrará una tasa compuesta anual del 21% entre 2022 y 2027. La demanda de energía limpia en determinadas regiones, en particular en Asia y el Pacífico, está impulsando aún más el crecimiento del sector del hidrógeno. mercado de las pilas de combustible, en el que Japón domina la expansión del sector a través de una serie de aplicaciones. Otros países donde el crecimiento futuro parece inevitable son China, Alemania y Corea.
Datos sobre las pilas de combustible alimentadas por hidrógeno
Aquí están los 10 datos sobre pilas de combustible de hidrógeno que los diferencian de otros sistemas de almacenamiento de combustible:
Las pilas de combustible son una fuente de energía limpia
Pilas de combustible de hidrógeno Se erige como una fuente de energía limpia y de escaso impacto ambiental. En el almacenamiento no interviene ninguna combustión y los subproductos son sólo calor y agua. Además, a diferencia de la energía hidroeléctrica o los biocombustibles, no se necesitan grandes extensiones de tierra para producir hidrógeno.
La NASA incluso está trabajando para utilizar el hidrógeno como recurso, y el agua resultante se utilizará como agua potable para los astronautas. Este hecho demuestra cómo pilas de combustible de hidrógeno son un recurso no tóxico, lo que los hace superiores al carbón, la energía nuclear o el gas natural.
Las pilas de hidrógeno tienen poca contaminación sonora o visual
Al igual que otras fuentes de energía, pilas de combustible de hidrógeno no genere ruido excesivo. Incluso los vehículos propulsados por hidrógeno hacen menos ruido que los que utilizan motores de combustión interna convencionales. Los motores de vehículos tradicionales implican explosiones y piezas mecánicas en movimiento, mientras que el proceso electroquímico en las pilas de combustible es silencioso y produce un ruido mecánico mínimo. Ésta es una de las razones por las que es estimado que alrededor del 20% de los vehículos en todo el mundo funcionarán con pilas de combustible en 2030.
El diseño simple de las pilas de combustible reduce la necesidad de componentes mecánicos complejos que podrían contribuir a la contaminación visual. El diseño simplificado de celdas de hidrogeno mejora su compatibilidad visual a través de varias aplicaciones.
Las pilas de combustible son versátiles
La versatilidad de pilas de combustible de hidrógeno También es un factor importante en su creciente adopción. Sus aplicaciones van desde alimentar vehículos y edificios hasta dispositivos electrónicos portátiles y estructuras de energía alternativas.
También se están explorando las pilas de combustible de hidrógeno para las industrias marítima y aeroespacial. Esta inclinación hacia la propulsión basada en hidrógeno tiene como objetivo reducir las emisiones y crear un impacto ambiental mínimo.
Las celdas alimentadas por hidrógeno tienen tiempos de carga rápidos
La última diseños de pilas de combustible de hidrógeno han reducido significativamente los tiempos de carga. Esto se ha logrado utilizando una bobina semicilíndrica como intercambiador de calor interno, enfriando la pila de combustible de hidrógeno sólido más rápido, lo que a su vez ayuda a que se cargue más rápido.
Con este método, el tiempo de carga de hidrógeno se redujo en un 59 % en comparación con el uso de un intercambiador de calor de bobina helicoidal convencional.
Las pilas de combustible ofrecen una larga duración de uso
La duración exacta de la vida de un de células de combustible depende de su uso porque las baterías se agotan a diferentes velocidades según sus aplicaciones. Por ejemplo, los vehículos con pila de combustible de hidrógeno pueden viajar un promedio de 312 y 380 kilómetros antes de repostar. Las pilas de combustible de las celdas están diseñadas para un uso de por vida, entre 150,000 y 200,000 millas. Cuando finaliza su vida útil, las pilas de combustible se pueden desmontar y los componentes se pueden reciclar.
Esta duración es superior a la que ofrecen los vehículos eléctricos (EV). La temperatura exterior no afecta la eficiencia de una pila de combustible. No se deteriora en climas fríos como cuando se usa en vehículos eléctricos. Esta ventaja de las pilas de combustible de hidrógeno se amplifica cuando se combina con sus rápidos tiempos de carga.
Las células de energía de hidrógeno son más potentes
Las pilas de combustible Son una fuente de energía de alta densidad con excelente eficiencia energética. Generalmente, el hidrógeno tiene el mayor contenido energético de cualquier combustible común en términos de peso. El hidrógeno líquido y los gases a alta presión tienen tres veces la densidad de energía gravimétrica del GNL y el diésel, y una energía volumétrica similar a la del gas natural.
La eficiencia del combustible permite la producción de más energía por libra de combustible. Por ejemplo, una central eléctrica de combustión tradicional produce electricidad con una eficiencia del 33-35%, en comparación con el 65% de otras pilas de combustible. Lo mismo ocurre con los vehículos, donde pilas de combustible de hidrógeno desplegar entre el 40% y el 60% de la energía y al mismo tiempo ofrecer un corte del 50% en el consumo de combustible.
La tecnología de células de hidrógeno es ideal para las comunidades rurales
En muchos países, las plantas de energía están ubicadas lejos de los centros urbanos y se necesitan redes de distribución para garantizar que la energía llegue de manera constante a los consumidores. Asimismo, se necesitan soluciones concretas para proporcionar energía a las comunidades rurales. Los investigadores han revelado que extender la energía a esas zonas es económica y técnicamente inviable.
La sencillez y eficacia de celdas de combustible convertirlos en un recurso energético adecuado para las zonas rurales. Su funcionamiento es independiente de cualquier pieza móvil y tiene una larga vida útil, que puede llegar hasta las 40,000h. Además, se pueden apilar para satisfacer diferentes requisitos de energía.
Aprovechando que las pilas de combustible generan calor y energía simultáneamente, ambas pueden usarse para diferentes propósitos. Por ejemplo, el calor se puede extraer y utilizar para equipos de ventilación y aire acondicionado (HVAC). Por ejemplo, en Sudáfrica, el 13% de la energía se utiliza para calefacción de espacios, mientras que el 32% se utiliza para agua caliente.
Las pilas de combustible pueden funcionar como energía de respaldo
Las pilas de combustible de hidrógeno se han convertido en una tecnología prometedora para su uso en aplicaciones de energía de respaldo. La energía de respaldo se refiere al uso de fuentes de energía secundarias para proporcionar energía en caso de un corte repentino de electricidad. Esto es fundamental para infraestructuras como centros de datos, hospitales y redes de telecomunicaciones. Células de energía de hidrógeno proporcionar energía confiable para dicha infraestructura, con un alto tiempo de actividad y bajos requisitos de mantenimiento. Muchas organizaciones de todo el mundo están implementando pilas de combustible para aprovechar al máximo sus ventajas.
Las pilas de hidrógeno son portátiles.
La energía portátil es imprescindible para las personas y organizaciones que trabajan en muchos campos, y una alta dependencia de enormes estructuras de poder puede causar restricciones en términos de movimiento. Afortunadamente, celdas de combustible han surgido como una solución a estas necesidades. Los sistemas de combustible portátiles pesan menos de 10 kg y proporcionan una potencia inferior a 5 kW.
Menor micropilas de combustible se puede utilizar para alimentar teléfonos móviles y portátiles y tiene ventajas relacionadas con la reducción de peso y la densidad energética en comparación con las baterías de iones de litio. Por otro lado, la energía portátil a gran escala parece prometedora para aplicaciones geográficamente remotas como las estaciones meteorológicas.
Las pilas de combustible pueden democratizar el poder
La excesiva dependencia de los combustibles fósiles para producir energía está agotando los sistemas energéticos y contaminando el medio ambiente. Las pilas de combustible Permitir la producción de energía distribuida que ayude a las comunidades y entidades más pequeñas a generar más energía. Además, una menor dependencia de las redes eléctricas centralizadas puede dar a los individuos y a las comunidades locales un mayor control, ayudando a reducir la posibilidad de que los precios de los combustibles fósiles se disparen en momentos en que las existencias escasean.
La generación de energía descentralizada con combustibles fósiles mejora la resiliencia durante fallas de la red o desastres naturales, y la producción de energía localizada significa que las instalaciones y servicios críticos pueden continuar funcionando incluso cuando la red centralizada se interrumpe.
Conclusión
La investigación en curso se centra en identificar y desarrollar tecnología de pilas de combustible para reducir costos y ampliar la vida útil de los componentes de la pila de combustible, como catalizadores, membranas, placas bipolares y conjuntos de electrodos de membrana. Los procesos de fabricación de gran volumen y los bajos costos también harán que las estructuras de pilas de combustible sean competitivas en términos de costos con respecto a las tecnologías convencionales.
Estos tipos de pilas de combustible mejoradas están ayudando cada vez más a alimentar a las comunidades y a las industrias que necesitan energía. A medida que la tecnología mejora, es probable que la veamos aprovechada en aún más sectores de la sociedad.
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