Cotxes amb piles d’hidrogenCotxes amb piles d’hidrogen

Els cotxes que van amb aigua

Fonts actuals d’energia

Emissions de CO2

Inconvenients model actual• Contaminació atmosfèrica

Inconvenients model actual• Dependència del petroli

Inconvenients model actual•Font d’energia no renovable

Inconvenients model actual•Canvi climàtic

Solució:Les piles de combustible amb cel·les

d’hidrogen

Història18 38 : C h r i s t i a n 18 38 : C h r i s t i a n F r i e d r i c h F r i e d r i c h S c h ö n b e i nS c h ö n b e i n

Publica els principis de funcionament

Piles actuals:

Mark 902 de Ballard Power Systems escalable de 10 kW fins a 300 kW

Pila de combustible PEM de 6 kW i 1000 psi

Motor del BMW

V-12 H2

Pila de combustible E-Flex

Cèl·lula de combustible de Nissan de 130 kW (177 CV) i 68 l de volum

Pila PEM V=1.4 V a 1.8 VI = 500 mAP = 0,7 W a 0,9 W

Esquema d’una cel·la d’hidrogen

Negre = electrons

Blau = protons

Verd = oxigen

La nostra maqueta:

Electrolitzador: mitjançant un corrent elèctric, l’aigua es descompon en H2 i O2

Cel·les de combustible: a partir d’H2 i O2 es forma aigua i es produeix electricitat.

La nostra maqueta:Electrolitzador:

La nostra maqueta:Cel·les de combustible:

Un cotxe real:BMW Hydrogen 7 Característiques:

Potència: 260 CV

Dipòsits: 74 l de benzina i 7,8 kg de H2

Velocitat: 230 km /h

Consum: 3,6 kg (80 l) d’H2 cada 100 km

0,32 € /km amb hidrogen

Preu: ?

Inconvenients:

Despeses de producció elevades

Xarxa de distribució inexistent

Maleter reduït

Evaporació del 1 % al 3 % d’H2/dia

Mànega pesada

Avantatges:

Emissió de 4 g de CO2 per km en front de 332 g del V12

Altres prototips:

BMW — BMW Serie 7 DaimlerChrysler — Mercedes-Benz Necar 5

Ford — Ford Focus FCV General Motors — Hy-wire, HydroGen3

Honda - Honda EV Plus] Hyundai — Hyundai Santa Fe FCEV

Mazda - Mazda RX-8[1] Nissan — Nissan X-Trail FCV

Toyota — Toyota Prius Volkswagen

Fiat -Fiat Panda Hydrogen

Altres aplicacions:

Cèl·lula alcalina de 12 kW del transbordador de principis dels 70

Bicicleta

amb motor

80 km/h

160 km

4 h

5.400 €

Aparells aïllats: antenes, càmeres, ..

Informàtica

Autobús

en San José

Avantages:

• Eficiència: en un 60 %, el doble d’un motor de combustió.• Netes. Només emeten aigua. Els motors de combustió emeten CO2 , SO2, NO,...• Silencioses. No tenen parts mòbils excepte la bomba i ventiladors.• Modulars. Es poden afegir piles per aconseguir les potències necessàries ( de 1 W

fins MW)• Respectuoses amb el medi ambient. Energia a partir de fonts sostenibles.

Inconvenients:• Són cares en comparació als motors diesel i bateries per la presència del platí com

catalitzador.• Vida útil curta• Desenvolupament de les infraestructures del mercat

Fonts d’hidrogen

• Reformació d’hidrocarburs. Obtenció d’hidrogen a partir del gas natural, fuels, carbó, metanol,... a tº elevades i pressiona altes. (barat però produeix CO2. Actualment se’n produeixen 40 Mt)

• Fonts d’energia renovable solar o eòlica per electròlisi de l’aigua. L’hidrogen es pot emmagatzemar per tornar a produir electricitat en una pila (El nostre cotxe)

• Electròlisi gravitacional. (electròlisi amb unes grans forces inercials) (Amb 1 l d’aigua s’obté la mateixa energia que en 1 l de gasolina)

• Mètodes biològics. Diverses algues i cianobactèries produeixen hidrogen en certes condicions. Amb modificacions genètiques es genera 5 vegades més que en condicions silvestres.

• A partir de sucres, alcohols provinents de biomassa.

Sistemes d’emmagatzematge

• En estat gasós: dipòsits pressuritzats de fins 700 bars (aire:300 bars). Hi ha hidrogeneres que el subministren a 400 bars i recarreguen un dipòsit de cotxe en 4 minuts.

• En cavitats subterrànies a 50 bars.• En estat líquid en criotancs a -235 ºC. Exemple:

– Autobús amb capacitat equivalent a 50 l de gasolina o 450 kWh necessita 3 tancs de 190 l cadascun. Triga 15 minuts en recarregar-se

– El BMW 745h crema hidrogen líquid i té 300 km d’autonomia. Amb gasolina, 650 km.

• En hidrurs metàl·lics. Metalls que absorbeixen fins 15 vegades el seu pes a pressió atmosfèrica. L’equivalent a 10 l de gasolina necessita un pes de 230 kg i volums de 60 litres. S’utilitza en sistemes aïllats: per a submarins o parcs eòlics, solars, ...

• Nanotubs de carboni fets de grafit. Densitats doble que amb tancs criogènics.

El futur:

Futur "Hydrogen society" visió de Statoil, Norway