El motor de hidrógeno y la crisis energética

El fundamento de los motores de hidrógeno no tiene mucha complicación en sí mismo. Como combustible gaseoso tiene la ventaja de que se puede almacenar mucha cantidad en poco volumen, aunque sin duda su gran ventaja es la ausencia de residuos contaminantes, porque lo único que sale de un tubo de escape de uno de estos vehículos es … ¡agua!

Como se puede ver en este gráfico (qué ganas tenía de decir eso), el hidrógeno procedente del depósito se pone en contacto con el oxígeno atmosférico y reaccionan para dar agua, que es expulsada por el tubo de escape en forma de vapor. Ya que la reacción tiene lugar entre dos electrodos, se genera una corriente de electrones que a su vez carga una batería. Es decir, el coche de hidrógeno es, en esencia, un coche eléctrico; el hidrógeno sirve tan sólo para cargar la batería. Hay que decir que la eficacia de este motor supera con creces a la del motor de explosión y es mucho menos ruidoso lo que es un valor añadido. En resumen, todo parecen ventajas.

Este sistema no sólo es posible en la teoría; seguro que muchos ya habéis visto microbuses de este tipo por Madrid, por ejemplo. Yo no dudo de su viabilidad, sino de su rentabiidad económica, y es que nada está a salvo de la crudeza de las leyes de la termodinámica, que nos bajan de nuestra nube.

Esta es la reacción que tiene lugar en el “motor”. La entalpía negativa que lleva asociada nos confirma, como es lógico, que la reacción es exotérmica (por cierto, produce menos energía que la combustión de hidrocarburos). Hasta aquí nada que objetar. Ahora bien, ¿de dónde pensamos sacar el hidrógeno?

Cuando, en relación con este tema, se dice que la principal fuente de hidrógeno es el agua y que por tanto tendremos una fuente ilimitada de combustible yo me parto de la risa. Pongamos que, efectivamente, pretendemos obtener hidrógeno del agua mediante una electrolisis:

El proceso es exactamente el inverso al que tiene lugar en el motor de hidrógeno y por tanto la entalpía asociada es la misma, pero de signo positivo (consume energía). Puede dar la sensación de que el ciclo se cierra a la perfección pero no es así. Obtener hidrógeno consume energía. ¿Cuánta? en principio la misma que nos da su reacción con el oxígeno (primer principio de la termodinámica) con lo que ya podemos empezar a sospechar que el negocio, visto así, no tiene buena pinta.

La realidad es más cruel todavía cuando entra el segundo principio de la termodinámica. Hay muchas formas de enunciarlo: El incremento de la entropía en un sistema cerrado siempre es positivo; el desorden tiende a aumentar; la energía (aunque no se destruye) tiene a pasar de formas aprovechables a formas no aprovechables, … etc.

Mi interpretación favorita de este principio es “Nadie da duros a cuatro pesetas, aunque casi seguro que sí te los van a dar a seis” Es decir, que los milagros no existen. Para obtener hidrógeno del agua SIEMPRE será necesaria más energía que la obtendremos al usar el hidrógeno como combustible. Esto es inevitable. No hay vuelta de hoja.

Las demás fuentes de hidrógeno consisten en extraerlo de moléculas de carbono, tipo hidrocarburos. En este caso el gasto energético de producir el hidrógeno es menor que el beneficio al usarlo como combustible, la producción va “cuesta abajo” termodinámicamente. El problema, sin embargo, es que se necesitan hidrocarburos (combustibles fósiles), que era lo que se quería evitar. En resumen: necesitaremos centrales de petróleo o de gas natural para obtener el hidrógeno necesario para que nuestros coches no consuman petróleo ni gas natural. Brillante.

El trasfondo de todo esto es muy grave porque como sociedad no tenemos asumidos los principios de la termodinámica. Todavía creemos en los milagros y en el maná del desierto (especialmente porque vivimos en el primer mundo y estamos acostumbrados al derroche de recursos y energía sin ver que no son gratuitos ni eternos). La idea del hidrógeno está muy bien; es candidata a sustituir a los combustibles fósiles porque es una molécula con energía acumulada PERO no contamina. Ahora bien, hay que tener claro que alguien ha tenido que hacer el “trabajo sucio” concentrando la energía, si es que queremos evitar hacerlo nosotros (y arruinarnos inevitablemente). Lo único sensato que se me ocurre es obtener el hidrógeno de residuos orgánicos (biomasa), que al menos serían renovables. ¿Es eso económicamente viable y capaz de mantener a todo el parque móvil mundial? sospecho que no.

En fin, que el motor de hidrógeno parece más bien un parche y dudo mucho que nos solucione la vida cuando el petróleo escasee. La crisis energética global habría que afrontarla desde una perspectiva termodinámica y, por desgracia, hasta ahora no he visto esta perspectiva en ningún comentario de los políticos. En vista de la situación creo que urge enseñar física en las facultades de derecho.

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22 thoughts on “El motor de hidrógeno y la crisis energética

  1. biosfofo 31 diciembre 2005 / 17:12

    ¡¡Por fin!! Ya me estaba extrañando que no sacases a relucir el 2º principio de la Termodinámica (vete al médico a que te miren eso).
    Esto de la energía del Hidrógeno está muy bien, pero ¿no sería mejor hablar de ahorro energético? ¿o desarrollar un poco mejor las energías renovables para que sean rentables?
    En fin, seguiremos gastando petróleo que mola mçás porque podemos acabar con uno o dos países, y eso justifica el presupuesto militar y refuerza el liderazgo (recordad el libro 1984)

  2. josera 17 enero 2006 / 20:42

    Yo creo que no hay que confundir “motor de hidrógeno” con “motor de agua” que es lo que venden en muchos medios de comunicación.
    Por cierto, felicidades por tu análisis sobre el motor de hidrógeno.
    Yo creo que la alternativa está en la energía nuclear, y en menor medida en la solar y eólica, combinada con los motores de hidrógeno.
    Aunque había leído por algún sitio que este tipo de motores utiliza electrodos de platino, y claro el platino, no brilla por su abundancia…
    En fin, tiempo al tiempo.

  3. Rafa 19 enero 2006 / 11:02

    No sé qué decirte josera. Soy bastante pesimista en este aspecto; no creo que las energías renovables crezcan tanto como para abastecernos totalmente, los motores de hidrógeno otra fuente de energía, como dije, y la nuclear me parece que conlleva demasiados riesgos. Como dice biosfofo deberíamos empezar por ahorrar y moderar el consumo, cosa que no ocurre, (en el fondo porque la población tiene una idea de progreso que va en contra del ahorro y a favor del derroche).
    En fin, a ver qué pasa.
    Muchas gracias por tu comentario, saludetes

  4. jhon antonio 24 mayo 2006 / 18:36

    q esta bien ala cambiara el petroleo por el hidrogeno

    PING:
    TITLE: Soy Plastic
    BLOG NAME: Soy Plastic
    […] motores de hidrógeno, que son casi como la panacea, no serán la alternativa real al petróleo. Es cierto que producen más energía, como residuo sólo generan vapor (quizás tendríamos que hablar de un posible efecto en el clima), pero […]

  5. Carlos 7 junio 2007 / 17:11

    Rafa, ¿no hay ninguna forma de obtener hidrógeno mediante organismos?, sé de algunas bacterias que desprenden hidrógeno en su metabolismo. También se me ocurre que se podría canalizar la energía solar de alguna forma para poder romper la molécula de agua, algo así como un complejo de fotolisis del agua, pero en lugar de desprender oxígeno molecular, libere hidrógeno xDDD

    No sé, ¿podríamos hacer algo aquí los biólogos?

  6. Jezabel 7 junio 2007 / 20:51

    ¿Y qué tal algo relacionado con la termogenina? ¿Una cadena de electrones que transmita calor que pueda ser transformado directamente en energía mecánica?

  7. Rafa 7 junio 2007 / 21:29

    Creo que no lo sabíais pero este fue el primer post con contenidos de este blog… qué recuerdos.

    Los planteamientos que decís son técnicamente posibles, pero económicamente inviables. Si se quiere que el hidrógeno sea fuente de energía, habrá que encontrarlo en algún sitio. Si pretendes que lo hagan unas bacterias éstas necesitarán un “dador de electrones” o… o lo que sea, pero implicaría una síntesis de hidrógeno, y sintetizar hidrógeno para revertirlo en agua después es energéticamente desfaborable si nos atenemos al segundo principio de la Termodinámica. Eso es lo que quería decir.

    Puesto que para sintetizar hidrógeno habrá que usar energía, no se puede ver al hidrógeno como “fuente” de la misma, a lo sumo será tan sólo una forma de acumularla, pero es físicamente imposible que suponga la solución a la crisis energética global.

  8. Jezabel 8 junio 2007 / 20:47

    Me recuerda al la mención de un profesor sobre la ATP sintetasa: famosa proteína que gasta ATP para sintetizar… ¡ATP!

  9. Rafa 8 junio 2007 / 21:36

    Pues eso me huele a gazapo: la ATP sintetasa gasta gradiente de H+ para producir ATP o bien gasta ATP para producir gradiente de H+. Lo que dices no tiene sentido.

  10. Jezabel 8 junio 2007 / 23:44

    Rafaaaaaa, claro que no tiene sentidoooooo. Jo, no pillas mis coñas. :( La ATP es sintasa, no sintetasa; si fuera sintetasa gastaría ATP -como todas las sintetasas- y eso es más inútil que un bocata de clavos. Gurru.

  11. Rafa 10 junio 2007 / 20:22

    Ah, pues tienes razón… no había pillado la coña. ;-)

  12. Ernesto 10 octubre 2007 / 12:51

    Tienes mucha razon en todo eso que dices, pero existen otras fuentes renovables, no quierotapar el problema, solo digo una idea que si a mi se me ocurrio espero, que a ellos tambien, uno de los problemas que tienen algunas energias renovables es la transmision, es decir, muchos lugares donde se pueden obtener estan muy lejos de las ciudades, por decir algo hipotetico, un semidesierto, no es arena pura y los equipos para obterner energia solar no se estropearian tanto, de alli puedes obtener la energia para la produccion de hidrogeno, y aunque no soy quimico, me parce que sonmuchas las reacciones que producen hidrogeno.por lo que no todo son puertas cerradas, decia el che que “…el que quiere hacer encuentra medio, el que no justificacion”. Como es logico, apoyo mucho tu posicion de la necesidad de ahorrar los recursos que tenemos hoy, de eso se trata lo que seesta haciendo en Latinoamerica en estos dias.

  13. Rafa 10 octubre 2007 / 22:38

    Ernesto: Lo que pretendo decir aquí es que el hidrógeno es un recurso no renovable, al contrario de lo que a veces se quiere transmitir. Es físicamente imposible conseguir hidrógeno a partir de agua y que su uso como fuente de energía no implique un beneficio menor que el gasto invertido en producirlo. Eso no quiere decir que el hidrógeno pudiese ser, por ejemplo, una buena forma de almacenar y transmitir energía, pero nunca podrá usarse agua como materia prima. Esta es la versión moderna de la piedra filosofal.

    Al igual que tú espero que se sigan abriendo puertas para solucionar este grave problema, y al igual que se intenta hacer en Latinoamérica espero que se consiga ahorrar energía eficazmente.

    Un saludo y gracias por tu comentario.

  14. omar fernando 9 febrero 2008 / 3:42

    jajajaja pìedra filosofal no seas tan drastico que se te esta olvidando la energia potencial dela caida del agua en los rios que posteriormente se convierte en energia cinetica y asu ves en mecanica atravez de turbinas para asi llegar ala energia electrica que esta es requerida para crear la reaccion llamada hidrolisis separando el hidrogeno y el oxigeno y asi conseguir el famoso conbustible que has llamado piedra filosofal que posterior mente pasara atravez de de un motor de hidrogeno para volver al ciclo del agua sin causar ningun daño ala naturaleza
    seria buen proyecto contruir presas para este fin bueno en mi pais mexico tenemos suficientes rios como para poner fuentes productoras de hidrogeno …..

    que opinas y eso sin violar ninguna ley termodinamica

    quise ser muy breve por eso se que deben de haber dudas alguna pregunta ami correo omar_dark_gothic@hotmail.com

  15. yo 24 marzo 2008 / 23:26

    muy buen diagrama

  16. jorge 30 septiembre 2008 / 23:21

    –Cuando salgamos del combustible fósil será solo para cambiar de color del collar del perro, porque seguiremos conviviendo con el mismo perro, contaminando, el problema continuará. Porque los petroleros seguro serán los dueños del próximo invento que por supuesto, no será gratis y serán dependientes de un conector o tanque o combustible que te han de vender.

    El futuro está en el magnetismo. En la energía natural de las cosas y del planeta en especial.
    Nada veremos sobre magnetismo porque no será redituable …. para petroleros y fabricantes de batatas contaminantes (lease autos). Estoy convencido que los coches eléctricos son una realidad hace muchos años, solo que no salen porque no es negocio para los fabricantes y petroleros.

    Sucede que empresas y empresarios solo piensan en sus piscinas y cuentas bancarias como si fueran eternos y no respiraran el mismo aire que nosotros los pobres.
    Cuando el mundo piense como los insectos, como una colonia entonces veremos los inventos que realmente cambiarán al mundo. Veremos los inventos de Tesla, ocultados por siglos.
    Esto será cuando no exista el dinero y seamos en realidad todos iguales los humanos y animales. Para ese momento habrán pocos seguramente y quizás se habrá aprendido el valor de lo que hoy se derrocha y se muestra de modo obsceno en las noticias sin pensar que todo tienen derecho a vivir.

  17. www 5 noviembre 2008 / 23:48

    que va..vamos a seguir derrochando energia ..llamese hidrocarburos..solar hidrogeno nuclear…lo que sea
    es la naturaleza de mierda de nuestra especie….la entropia no nos interesa…solo prender el auto y andar…la licuadora..la estufa. el play 2,3,4,5,6,7,8,9,10…gsm 3g..y cuando lleguemos a las estrellas nos vamos a quemar todo ese hidrogeno de las nubes y esa mierda… hasta quedar en un hermoso vacio frio he infinito(supongo no)que es lo que vaticinan los cientificos…..bueno…gracias por leer esto…y mis disculpas por el bajon

  18. FERNANDO 14 enero 2010 / 23:10

    HOLA AMIGOS, HACE YA MUCHO TIEMPO LLEVO PENSANDO Y DIBUJANDO DIFERENTES FORMAS EN QUE PODRIA UTILIZARSE EL HIDROGENOO NITROGENO LIQUIDO COMO COMBUSTIBLE, PERO ETE AQUI MI GRAN DILEMA, QUIZAS ALGUIEN PUEDA DISIPAR MIS DUDAS.
    VA EL DEL HIDROGENO.
    DISPONGO DEL AGUA EN SOLUCION SUFICIENTE PARA REALIZAR EL PROCESO ELECTROLITICO, DE AQUI EXTRAIGO HIDROGENO Y OXIGENO, LOS ALMACENO POR CEPARADO Y LO INYECTO DIRECTAMENTE A LA CAPSULA DE COMBUSTION DE MI MOTOR, ESTOS EXPLOTARIAS POR MEDIO DE UNA CHISPA. MI GRAN PREGUNTA QUE CANTIDADES NECESITO PARA QUE DICHA EXPLOSION PRODUZCA EL EMPUJE SUFICIENTE EN EL PISTON COMO PARA MOBILIZAR AL MOTOR. DESDE YA QUE EL DESECHO DE ESTA COMBUSTION SERIA AGUA NUEVAMENTE Y SE DEPOSITARIA EN SU TAMQUE CORRESPONDUENTE PARA NUEVAMENTE SER SEPARASO Y UNIDO POR UNA EXPLOSION. EL UNICO DESECHO EXISTENTE SERIA EL MINERAL DEPOSITADO EN LOS ELECTRODOS DE MI CUBA ELECTROLITICA. ES FACTIBLE? PODRIA REALIZARSE TODO ESTE PROCESO DENTRO DEL MISMO VEHICULO SIN TENER QUE DEPENDER DE DISPENSADORES DE COMBUSTIBLE? QUISIERA COMENTARIOS VALIDEROS. UN ABRAZO.

  19. Copépodo 15 enero 2010 / 14:24

    HOLA AMIGOS,

    Hola, ¿cómo va eso?

    HACE YA MUCHO TIEMPO LLEVO PENSANDO Y DIBUJANDO DIFERENTES FORMAS EN QUE PODRIA UTILIZARSE EL HIDROGENOO NITROGENO LIQUIDO COMO COMBUSTIBLE,

    ¡Toma ya!

    PERO ETE AQUI MI GRAN DILEMA, QUIZAS ALGUIEN PUEDA DISIPAR MIS DUDAS.

    Quizá, se hará lo que se pueda

    VA EL DEL HIDROGENO.
    DISPONGO DEL AGUA EN SOLUCION SUFICIENTE PARA REALIZAR EL PROCESO ELECTROLITICO, DE AQUI EXTRAIGO HIDROGENO Y OXIGENO,

    Mmmmm, valep

    LOS ALMACENO POR CEPARADO Y LO INYECTO DIRECTAMENTE A LA CAPSULA DE COMBUSTION DE MI MOTOR, ESTOS EXPLOTARIAS POR MEDIO DE UNA CHISPA.

    Espera, espera, ¿Tú quieres hacer un motor de hidrógeno o un motor de combustión interna que usa hidrogeno como combustible?

    MI GRAN PREGUNTA QUE CANTIDADES NECESITO PARA QUE DICHA EXPLOSION PRODUZCA EL EMPUJE SUFICIENTE EN EL PISTON COMO PARA MOBILIZAR AL MOTOR.

    Vale, quieres hacer un motor de combustión interna, de explosión, vaya, ¡Pero no uses hidrógeno, jomío, para eso usa gasofa! ¿no?

    DESDE YA QUE EL DESECHO DE ESTA COMBUSTION SERIA AGUA NUEVAMENTE Y SE DEPOSITARIA EN SU TAMQUE CORRESPONDUENTE PARA NUEVAMENTE SER SEPARASO Y UNIDO POR UNA EXPLOSION.

    Como idea está cojonuda, no sé cómo no se le ha ocurrido a nadie antes. Sin embargo no sé qué opinará el segundo principio de la termodinámica…

    EL UNICO DESECHO EXISTENTE SERIA EL MINERAL DEPOSITADO EN LOS ELECTRODOS DE MI CUBA ELECTROLITICA. ES FACTIBLE?

    Me temo que no, pero buen intento

    PODRIA REALIZARSE TODO ESTE PROCESO DENTRO DEL MISMO VEHICULO SIN TENER QUE DEPENDER DE DISPENSADORES DE COMBUSTIBLE?

    Lo siento, chaval

    QUISIERA COMENTARIOS VALIDEROS.

    No abuses tanto de las mayúsculas. Intenta mejorar tu ortografía.

    UN ABRAZO.

    Otro

  20. FERNANDO 15 enero 2010 / 15:50

    bien, lamentablemente este foro me ha parecido una tomada de pelo. nada serio. este es mi ultimo post. no se que sera esta “GASOFA” pero me da la idea que proviene de la explotacion de algun recurso extinguible en el planeta. el 80 porciento del planeta esta compuesto por agua, no creo que valla a desaparecer tan facilmente. mis mayores dudas no yacen principalmente en los principios de termodinamica, los procesos espontáneos no son termodinámicamente reversibles, sin embargo, que no es del todo justificable decir que estos procesos son imposibles. tan solo habria que realizar ensayos e ir depurandolos, si no funciona no importa, sera un buen intento por mejorar lo que ya existe. todo intento es bienvenido, es tan solo una idea. el segundo principio de la termodinamica se basa en la incapacidad de convertir completamente el calor en trabajo, no es el tema de hoy. y si se le ocurrio a una persona anteriormente; fue un físico galés, William Grove, quien en 1842 inventó la primera pila de hidrógeno sencilla. Grove recombinó el hidrógeno con oxígeno, revirtiendo el proceso de electrólisis, para producir electricidad generando tan sólo agua como subproducto. no gastes energias en desaprobar los esfuerzos de la gente que quiere colaborar. mi ortografia esta bien (no anda bien la “c” de mi teclado, quizas falte alguna), lo de las mayusculas no lo sabia. que tengas exito en otras areas .. “CHAVAL” que es chaval?? en mi diccionario no existe. un saludo desde argentina. Chau Copépodo. Consejo, utiliza tu tiempo en algo mas productivo.

  21. Copépodo 15 enero 2010 / 17:31

    Fernando, hombre, no te enfades. Verás, los comentarios escritos en mayúsculas se consideran de mala educación, como también lo es que te pongas a pedir información sin haber leído el artículo donde comentas. Esto no es un foro, es un blog. Es cierto que es una tomadura de pelo, pero hay que saber dónde se mete uno.

    Sobre el tema que nos ocupa, realmente ya te he respondido. Me sorprendió que quisieras usar hidrógeno como combustible de un motor de explosión, me parece menos eficiente que el de gasolina, y este artículo que no te has leído se refiere a la posibilidad de utilizar el hidrógeno para generar energía eléctrica (mucho más limpio y silencioso que el de explosión). Es cierto que no contamina, pero el asunto es (como se dice en el artículo que no has leído) que aunque el hidrógeno se puede obtener del agua por electrólisis, la cantidad de energía que te genere siempre será inferior a la que te costó obtenerlo. Podrás hacer todos los ensayos que quieras, pero no vas a poder cambiar eso. Es muy bonito y muy loable (de verdad, me ha inspirado mucha ternura, sinceramente), pero es una vía muerta conocida entre los físicos como móvil perpetuo.

    Chaval es un apelativo afectuoso empleado con la gente joven. Imagino que eres joven e idealista, no lo hice por molestar.

    Un saludo, Fernando, y gracias por el consejo, no eres el primero que me lo da, veo que los míos han surtido algo de efecto.

    PD: Si consigues que tu invento funcione paténtalo rápido, porque te esperará un futuro de éxito y reconocimiento. Entoces siempre podrás acordarte de cómo la gente se rió de tu idea.

    ¡Suerte!

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