Nola funtzionatzen du hidrogenozko motor batek?

Hidrogenozko motorrek automobilgintzaren etorkizuneko apustuetako bat izaten jarraitzen dute. Funtzionamenduak abantaila ugari eman dizkio, hutsegiteak izan arren urpean mantenduz. Horretarako, Toyota, BMW, Mazda, Hyundai, Ford eta beste marka batzuek asko inbertitu dute teknologia honetan. Hidrogenoa erabiltzen duten motorretan barne-errekuntzako motorrak eta erregai-pilen bihurketa-motorrak daude. Jende askok ez daki nola funtzionatzen du hidrogenozko motor batek eta dagozkien abantailak eta desabantailak.

Hori dela eta, artikulu hau pausoz pauso hidrogeno-motor batek nola funtzionatzen duen, zeintzuk diren bere ezaugarriak eta motorraren mundurako duen garrantzia kontatzera dedikatuko dugu.

Nola funtzionatzen du hidrogenoaren errekuntzako motor batek?

Motor hauek hidrogenoa erabiltzen dute gasolina gisa. Hau da, errekuntza-ganbera batean erretzen dute leherketa bat sortzeko (energia zinetikoa eta beroa). Horregatik, gasolinazko motor konbentzionalak GLP edo GNCaz gain hidrogenoa erretzeko egokitu daitezke.

Motor honen funtzionamendua gasolinazko motor baten oso antzekoa da. Hidrogenoa erregai gisa erabiltzen da eta oxigenoa oxidatzaile gisa. Erreakzio kimikoa txinparta batek abiarazten du eta bujiak txinparta bat sor dezake. Hidrogenoak ez du karbono atomorik, beraz, erreakzioa da bi hidrogeno molekula oxigeno molekula batekin konbinatzen direla, energia eta ura askatuz.

Bere erreakzio kimikoaren emaitza ur-lurruna besterik ez da. Hala ere, hidrogenoaren errekuntzako motorrek emisio batzuk sortzen dituzte funtzionatzen duten bitartean. Adibidez, airetik datozen NOx kantitate txikiak eta errekuntza-ganberako beroa, edo pistoi-eraztunetatik olio pixka bat erretzearen ondoriozko isuriak.

Hidrogenoa gas bat denez, 700 bar-eko presioa duen depositu batean gordetzen da. Hau autoen pneumatikoen presioa baino 350 eta 280 aldiz handiagoa da. (2 eta 2,5 bar). Nahiz eta oso tenperatura baxuetan hidrogenoa likido moduan gordetzen duten autoak ere badaude, behean erakusten den moduan.

Hidrogenoaren errekuntza-motorrek abantaila interesgarri batzuk eskaintzen dituzte ohiko errekuntza-motorren aldean. Adibidez, teorikoki oso nahasketa finak erabil ditzakete (Lambda 2tik hurbil). Hau da, oso erregai gutxi erabil dezakete sartzen den aire guztia erabiltzeko eta oso eraginkor bihurtzeko.

Hidrogenoa errekuntzako motor baten funtzionamenduaren adibidea

Hidrogeno motor baten adibide ona BMW 750hl da, 2000. urtean merkaturatu zena. Egia esan BMW gasolina motorra bada ere, hidrogenoa erretzeko gai da.

Hala ere, hainbat eragozpen ditu: Lehenik, hidrogenoa likido moduan gordetzen du. Horretarako, oso garestia den depositu bat behar da sektore aeroespaziala bere tenperatura -250 ºC-tik behera mantentzeko. 12 eta 14 eguneko epean bakarrik lor daiteke, eta denbora horretan hidrogenoa pixkanaka lurrundu eta atmosferara seguru isurtzen da. Bigarren desabantaila hidrogenoa erabiliz potentzia eta eraginkortasun handia galtzen dela da. Geroago, 7eko BMW Hydrogen 2005-ak arazo horiek partzialki konpondu zituen eta hidrogenoaren presioa 700 bar-era igo zuen hotz mantendu gabe.

Beste adibide on bat Aquarius hidrogeno motorra da. Israelgo konpainia batek hidrogenoa erabiltzeko egokia den erregai fosilen motorra. Lehen bertsio funtzionala 2014an aurkeztu zen eta ordutik bertsio berritu eta hobetua agertu da. Bere garatzaileen arabera, olio lubrifikatzailerik gabe lan egin dezake eta du gas truke sistema bat NOx isurketak murrizteko.

Horrez gain, hidrogenoaren barne-errekuntzako motorra arina da eta pieza gutxi ditu, ekoiztea merkea da. Ibilgailu elektrikoentzako autonomia hedatzaile gisa edo sarerako sorgailu gisa erabil daiteke.

Nola funtzionatzen du hidrogenozko erregai-pilen motor batek?

Bere izen osoa erregai-pilak bihurtutako hidrogeno-motorra da. "Erregai" hitza izan arren, ez dute hidrogenorik erretzen. Elektrizitatea sortzeko erabiltzen dute elektrolisiaren alderantzizko prozesuaren bidez. Horregatik eramaten dituzte erreakzio kimikoetarako bateriak, hidrogenoa errekuntzako motor batean bezala, non hidrogenoa 700 bar-eko presioa duten deposituetan gordetzen da.

Besterik da, motorra elikatu beharrean, anodotik eta katodotik (pila bat bezala) pasatzen dela erregai-pilaraino. Bertan, hidrogeno gasa (H2) mintza zeharkatzen du eta bi hidrogeno ioitan zatitzen du. Hidrogenoa eta bi elektroi aske. Elektroi hauek anodotik bateriaren katodora pasatzen dira kanpoko zirkuitu baten bidez, korronte elektrikoa sortuz. Sortzen diren hidrogeno ioiak aireko oxigenoarekin konbinatzen dira ura sortzeko.

Hori dela eta, hidrogenozko erregai-pilen motor batek zero isuriak ditu, ez baitu NOx edo barne-errekuntzako motor bat bezala petrolioa erretzean sortzen diren gasak sortzen. Motor hauetan erabiltzen diren diafragmak platinozkoak dira eta garestiak dira. Hala ere, lan egin da kostu handi horri aurre egiteko. Esaterako, Berlingo Unibertsitate Teknikoan, ekoizpenean jarriz gero, kostuak asko murrizten dituen ferroaleazio bat garatu dute.

Hidrogenozko motorren desabantailak

• Erreakzio kimikoetan erabiltzen diren katalizatzaileak hidrogenozko erregai-pilen motorrak material garestiekin eginak daude, hala nola platinoarekin. Gutxienez alternatiba merkeago batek ordezkatu arte, TU Berlinen aipatutakoa bezalakoa.
• Hidrogenoa lortzeko, erregai fosilen prozesu termokimikoen bidez edo uraren elektrolisiaren bidez egin behar da, eta horrek energia-kontsumoa eskatzen du. Hidrogeno-motorren kritika nagusia, elektrizitatea zuzenean ibilgailu elektriko baten baterian gorde daitekeelako erabiltzeko.
• Hidrogenoa lortu ondoren, zelula edo presio-tanga batean sartu behar da. Prozesu honek energia gastu gehigarria ere eskatzen du.
• Hidrogeno pilak ekoizteko garestiak dira eta oso iraunkorrak izan behar dute hidrogenoa gorde behar den presio handiak jasateko.

Hidrogenozko motorren abantailak

• Hidrogeno bateriak ibilgailu elektrikoen bateriak baino arinagoak dira. Horregatik ikertzen ari da garraio astunetan erabiltzea bateria-kamioi elektrikoen alternatiba gisa. Distantzia handiak egin ahal izateko, oso astunak dira.
• Gaur egun, hidrogenoa kargatzea azkarragoa da auto elektrikoen bateria kargatzea baino.
• Bateriaren ibilgailu elektrikoek ez bezala, hidrogenozko erregai-pilen ibilgailuek ez dute bateria handirik behar. Hori dela eta, litio gutxiago edo eskas egon daitezkeen beste material batzuk behar ditu. Hidrogenoaren barne-errekuntzako motorrek ez dute zuzenean behar litiozko bateriarik edo antzeko beste bateriarik.
• Erregai-pilek auto baten bizitza luza dezakete. Bateriak ez bezala, ordezkatzea garestiak diren tamainagatik eta ahalmenagatik. Hidrogeno-motorrekin lotutako bateriak txikiagoak dira eta, beraz, ordezkatzeko garestiagoak dira.
• Erregai fosilen motorrekin alderatuta, hidrogenozko erregai-pilen motorrek motor elektrikoak erabiltzen dituzte eta, beraz, oso isilak dira.

autonomia

Hidrogeno-motoreen desabantaila da haien tankeek edo erregai-pilek hidrogenoa eduki behar dutela oso presio altuetan. Horrela, hornikuntza-puntuak onartzen duen 700 bar-eko presioa ere bete beharko du.

Horrek hornidura azpiegitura bat eraiki behar du mota horretako ibilgailuak hornitu ahal izateko. Hori bai, ibilgailu elektriko hutsen arazo berdinak ditu. Hala ere, horniketa-eragiketa hauek baino askoz azkarragoa da, LPG edo GLC ibilgailu baten berdina baita.

Gaur egun, hidrogenozko erregai-pilen motorrekin hornitutako autoek gasolinaren antzeko autonomia dute. Adibidez, Toyota Miraik 650 km iragarri zituen bateria beteta, Hyundai Nexo 756 km eta BMW iX5 Hydrogen 700 km.

Hopium Machina bezalako beste batzuek 1.000 km-ko autonomia iragarri dute, nahiz eta orain zifra hori gertatzen denean baieztatu beharko den. Nolanahi ere, autonomia ez da bateria bezain garrantzitsua, hornitzea askoz azkarragoa delako. Kontuan izan beharreko gauza erregai puntu kopurua da.

Seguru daude?

Markak urteak daramatzate mota honetako motorretan lanean, haien eraginkortasuna hobetzeko, kostuak murrizteko eta, noski, erregai fosilekin funtzionatzen dutenak bezain seguru izateko.

Gainera, Europak, Estatu Batuek eta Japoniak eskatzen dituzten segurtasun estandarrak hidrogeno bidezko ibilgailuen segurtasunaren bermea dira. Esan beharrik ez dago Toyotak hori egiten duela Mirai-ren gas depositua balen aurkakoa izateko nahikoa gogorra da.

Ikusiko al dugu kotxe guztiak hidrogenoarekin dabiltzan egun bat? Denborak dena erakutsiko du. Argi dago markek inbertitzen jarraitzen dutela eta abantaila batzuk dituela, zero isuriko garraioaren alternatiba zentzuzko bihurtzen dutenak.

Espero dut informazio honekin hidrogenozko motor batek nola funtzionatzen duen, bere ezaugarriak, abantailak eta desabantailak ezagutzeko aukera izatea.