Font: afdc.energy.gov
L'hidrogen (H2) és un combustible alternatiu que es pot produir a partir de recursos domèstics diversos. Tot i que el mercat de l'hidrogen com a combustible de transport està en els seus inicis, el govern i la indústria estan treballant per a una producció i distribució d'hidrogen neta, econòmica i segura per a un ús generalitzat en vehicles elèctrics de pila de combustible (FCEV). Els FCEV de càrrega lleugera ara estan disponibles en quantitats limitades per al mercat de consum en regions localitzades a nivell nacional i arreu del món. El mercat també s'està desenvolupant per a autobusos, equips de manipulació de materials (com ara carretons elevadors), equips de suport a terra, camions de càrrega mitjana i pesada, vaixells marins i aplicacions estacionàries. Per obtenir més informació, consulteu les propietats del combustible i el Centre de recursos d'anàlisi d'hidrogen.
L'hidrogen és abundant al nostre entorn. S'emmagatzema en aigua (H2O), hidrocarburs (com metà, CH4) i altres matèries orgàniques. Un repte d'utilitzar l'hidrogen com a combustible és extreure-lo de manera eficient d'aquests compostos.
Actualment, el reformat amb vapor, que combina vapor d'alta temperatura amb gas natural per extreure hidrogen, representa la majoria de l'hidrogen produït als Estats Units. L'hidrogen també es pot produir a partir de l'aigua mitjançant electròlisi. Això és més intensiu energètic, però es pot fer utilitzant energies renovables, com l'eòlica o solar, i evitant les emissions nocives associades a altres tipus de producció d'energia.
Gairebé tot l'hidrogen produït als Estats Units cada any s'utilitza per refinar el petroli, tractar metalls, produir fertilitzants i processar aliments.
Tot i que la producció d'hidrogen pot generar emissions que afectin la qualitat de l'aire, segons la font, un FCEV que funciona amb hidrogen només emet vapor d'aigua i aire calent com a escapament i es considera un vehicle d'emissions zero. Els principals esforços de recerca i desenvolupament estan dirigits a fer que aquests vehicles i la seva infraestructura siguin pràctics per a un ús generalitzat. Això ha portat al llançament de vehicles de producció lleugers als consumidors minoristes, així com a la implementació inicial d'autobusos i camions de càrrega mitjana i pesada a Califòrnia i la disponibilitat de flotes als estats del nord-est.
Obteniu més informació sobre l'hidrogen i les piles de combustible a l'Oficina de Tecnologies d'Hidrogen i Piles de Combustible.
L'hidrogen com a combustible alternatiu
L'hidrogen es considera un combustible alternatiu segons la Llei de política energètica de 1992. L'interès per l'hidrogen com a combustible de transport alternatiu prové de la seva capacitat per alimentar piles de combustible en vehicles amb zero emissions, el seu potencial per a la producció domèstica i el ràpid temps d'ompliment de la pila de combustible. i alta eficiència. De fet, una pila de combustible acoblada a un motor elèctric és dues o tres vegades més eficient que un motor de combustió interna que funciona amb gasolina. L'hidrogen també pot servir com a combustible per als motors de combustió interna. Tanmateix, a diferència dels FCEV, aquests produeixen emissions de tub d'escapament i són menys eficients. Més informació sobre les piles de combustible.
L'energia en 2,2 lliures (1 quilogram) de gas d'hidrogen és aproximadament la mateixa que l'energia en 1 galó (6,2 lliures, 2,8 quilograms) de gasolina. Com que l'hidrogen té una baixa densitat d'energia volumètrica, s'emmagatzema a bord d'un vehicle com a gas comprimit per aconseguir l'autonomia dels vehicles convencionals. La majoria de les aplicacions actuals utilitzen dipòsits d'alta pressió capaços d'emmagatzemar hidrogen a 5,000 o 10,000 lliures per polzada quadrada (psi). Per exemple, els FCEV produïts pels fabricants d'automòbils i disponibles als concessionaris tenen tancs de 10,000 psi. Els dispensadors minoristes, que es troben en la seva majoria a les gasolineres, poden omplir aquests dipòsits en uns 5 minuts. Els autobusos elèctrics de pila de combustible utilitzen actualment dipòsits de 5,000 psi que triguen entre 10 i 15 minuts a omplir-se. S'estan desenvolupant altres maneres d'emmagatzemar l'hidrogen, com ara la unió química de l'hidrogen amb un material com l'hidrur metàl·lic o materials absorbents a baixa temperatura. Més informació sobre l'emmagatzematge d'hidrogen.
Les dades de les estacions de subministrament d'hidrogen al detall, recollides i analitzades pel Laboratori Nacional d'Energies Renovables, mostren que el temps mitjà dedicat a alimentar un FCEV és inferior a 4 minuts.
Califòrnia lidera la nació en la construcció d'estacions de subministrament d'hidrogen per a FCEV. A mitjan-2021, 47 estacions minoristes d'hidrogen estaven obertes al públic a Califòrnia, així com una a Hawaii, i 55 més estaven en diferents fases de construcció o planificació a Califòrnia. Aquestes estacions donen servei a més de 8,000 FCEV. Califòrnia continua proporcionant finançament per a la construcció d'infraestructures d'hidrogen mitjançant el seu programa de transport net. La Comissió d'Energia de Califòrnia està autoritzada a destinar fins a 20 milions de dòlars anuals fins al 2023 i està invertint en 100 estacions públiques inicials per donar suport i fomentar aquests vehicles de zero emissions. A més, s'han previst 14 estacions minoristes als estats del nord-est, algunes d'elles ja donen servei als clients de la flota.
Els fabricants de vehicles només ofereixen FCEV als consumidors que viuen a regions on existeixen estacions d'hidrogen. Les estacions no minoristes a Califòrnia i a tot el país també continuen donant servei a les flotes de FCEV, inclosos els autobusos. Diversos centres de distribució estan utilitzant hidrogen per alimentar vehicles de manipulació de materials en les seves operacions normals. A més, s'han fet diversos anuncis sobre la producció de vehicles pesants, com ara camions de transport de línia, que requeriran estacions de servei amb capacitats molt superiors a les estacions lleugeres existents. Trobeu estacions de subministrament d'hidrogen als Estats Units.
