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Electrólisis como estrategia para reducir el consumo de
combustible y gases, mediante un sistema alternativo de
hidrógeno
Electrolysis as a strategy to reduce fuel and gas
consumption through an alternative hydrogen system
Fabricio Marcillo1, Josthyn Iván Ramírez Ponce1, Lucía Begnini1
1Instituto Superior Universitario Japón, Quito, Ecuador
fmarcillo@itsjapon.edu.ec
https://orcid.org/0000-0003-2628-9167
jiramirezp@itsjapon.edu.ec
https://orcid.org/0009-0005-2233-9974
[email protected]u.ec
https://orcid.org/0000-0001-5578-3004
Correspondencia: fmarcillo@itsjapon.edu.ec
Recibido: 19/05/2024
Aceptado: 13/07/2024
Publicado: 12/08/2024
Resumen
El objetivo del estudio fue evaluar la efectividad de la electrólisis del agua para reducir el
consumo de combustible y las emisiones de gases contaminantes mediante la integración de
hidrógeno en motores de combustión interna. Se utilizó una revisión sistemática de la
literatura para recopilar y analizar estudios previos sobre el uso de electrólisis para la
producción de hidrógeno, seleccionando artículos científicos y técnicos de bases de datos
académicas con términos clave relacionados con electrólisis, producción de hidrógeno y
eficiencia energética. Además, se realizaron pruebas experimentales en un motor Aveo
Family 1.5 L, midiendo el consumo de combustible y las emisiones antes y después de
instalar el sistema de hidrógeno. Los resultados mostraron que la implementación del sistema
de electrólisis resultó en un ahorro de combustible del 5%, mejorando la eficiencia del motor
de 9.5 a 9.97 kilómetros por litro, y redujo las emisiones de gases contaminantes. Estos
hallazgos sugieren que el hidrógeno mejora la eficiencia del combustible y contribuye a la
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sostenibilidad ambiental. Sin embargo, se identificaron desafíos significativos en
infraestructura y almacenamiento para la adopción a gran escala de tecnologías basadas en
hidrógeno, destacando el potencial del hidrógeno como vector energético y su aplicabilidad
en diversos sectores más allá del automotriz.
Palabras clave: Electrólisis, hidrógeno, eficiencia energética, reducción de emisiones,
sostenibilidad.
Abstract
The study aimed to assess the effectiveness of water electrolysis in reducing fuel
consumption and emissions of polluting gases by integrating hydrogen into internal
combustion engines. A systematic literature review was used to collect and analyse previous
studies on the use of electrolysis for hydrogen production, selecting scientific and technical
articles from academic databases with key terms related to electrolysis, hydrogen production
and energy efficiency. In addition, experimental tests were carried out on an Aveo Family
1.5 L engine, measuring fuel consumption and emissions before and after the installation of
the hydrogen system. The results showed that the implementation of the electrolysis system
resulted in a fuel saving of 5%, improved engine efficiency from 9.5 to 9.97 kilometers per
liter, and reduced emissions of polluting gases. These findings suggest that hydrogen
improves fuel efficiency and contributes to environmental sustainability. However,
significant challenges in infrastructure and storage were identified for large-scale adoption
of hydrogen-based technologies, highlighting the potential of hydrogen as an energy vector
and its applicability to a range of sectors beyond automotive.
Keywords: Electrolysis, hydrogen, energy efficiency, emission reduction, sustainability.
Introducción
La electrólisis del agua se presenta como una tecnología prometedora para encontrar
alternativas sostenibles en la producción de energía y la reducción de emisiones
contaminantes en la industria automotriz. Este método, que separa la molécula de agua en
hidrógeno y oxígeno usando electricidad, se está destacando como una herramienta clave en
la transición hacia una economía con baja emisión de carbono [1]. Al permitir la generación
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de hidrógeno verde a partir de fuentes de energía renovables, la electrólisis se establece como
un componente esencial en el proceso de descarbonización del siglo XXI.
En el panorama actual, donde la descarbonización se ha vuelto una necesidad global, la
electrólisis ofrece ventajas significativas en términos de eficiencia y sostenibilidad [2]. Este
método no solo ayuda a disminuir la huella de carbono, sino que también presenta beneficios
importantes en comparación con los métodos tradicionales de producción de hidrógeno
basados en combustibles fósiles. La integración de sistemas de hidrógeno en vehículos
convencionales ha demostrado su capacidad para mejorar la eficiencia del combustible y
reducir las emisiones [3]. El hidrógeno, al ser usado como aditivo en motores de gasolina,
puede provocar una reducción notable en el consumo de combustible debido a las
propiedades mejoradas de combustión proporcionadas por el oxígeno y el hidrógeno.
Desde la perspectiva de los recursos hídricos, la electrólisis del agua representa avances
importantes en comparación con los métodos tradicionales de producción de combustibles
fósiles. Estudios recientes han mostrado que este proceso demanda significativamente
menos agua [4], lo cual ha sido confirmado por análisis comparativos detallados sobre el uso
del agua en diferentes métodos de producción de hidrógeno [5]. Este hallazgo destaca el
potencial de la electrólisis como una alternativa más sostenible en términos de consumo de
recursos hídricos.
La optimización de los sistemas de electrólisis es crucial para maximizar su eficiencia y
reducir el consumo de recursos [6]. La gestión del calor generado durante el proceso es
fundamental, ya que una parte considerable del agua utilizada se destina a la refrigeración.
Las innovaciones en el diseño de electrolizadores y en los sistemas de gestión térmica
podrían resultar en mejoras significativas en la eficiencia global del proceso.
El potencial del hidrógeno como vector energético va más allá del sector automotriz. La
investigación ha mostrado mejoras en la eficiencia y reducciones en las emisiones cuando el
hidrógeno se utiliza como aditivo en el combustible [7]. Esto sugiere que la versatilidad del
hidrógeno permite su aplicación en diversos sectores, desde la industria hasta la generación
de electricidad, ofreciendo una solución integral para la descarbonización económica.
No obstante, la adopción a gran escala de tecnologías basadas en hidrógeno enfrenta desafíos
significativos, especialmente en el área del almacenamiento [8]. Estos desafíos incluyen el
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desarrollo de infraestructuras para la producción, almacenamiento y distribución, así como
la mejora de la eficiencia y durabilidad de las celdas de combustible. Superar estos
obstáculos requerirá inversiones sustanciales y avances tecnológicos continuos.
La transición hacia una economía del hidrógeno también conlleva consideraciones
económicas y políticas [9]. La competitividad del hidrógeno verde frente a los combustibles
convencionales dependerá en gran medida de la reducción de costos en la producción de
electrolizadores y de la disponibilidad de energía renovable a precios competitivos. Políticas
de apoyo y marcos regulatorios adecuados serán esenciales para facilitar esta transición.
En el ámbito específico de la industria automotriz, se han investigado los efectos del uso de
hidrógeno en la potencia y el rendimiento de motores de combustión interna [10]. Estas
investigaciones revelan perspectivas interesantes para la reducción de emisiones y la mejora
de la eficiencia energética. Sin embargo, es necesario abordar cuestiones técnicas como la
optimización de los sistemas de inyección y almacenamiento a bordo, así como la adaptación
de los motores existentes para maximizar los beneficios del hidrógeno.
En síntesis, la electrólisis emerge como una estrategia prometedora para enfrentar los
desafíos energéticos y ambientales tanto en el sector automotriz como en otros sectores. Su
capacidad para reducir el consumo de combustible y las emisiones de gases contaminantes,
junto con su rol en la producción de hidrógeno verde, la posiciona como una tecnología clave
en la transición hacia un futuro energético más sostenible. La investigación continua y el
desarrollo tecnológico en este campo serán cruciales para superar los desafíos actuales y
aprovechar plenamente las oportunidades que ofrece esta tecnología.
Revisión de la literatura
La investigación sobre la producción de hidrógeno verde a partir de agua de mar mediante
electrólisis pone de manifiesto la necesidad de una revisión detallada para la selección de
componentes como electrolizadores y electrocatalizadores, considerando los procesos
corrosivos implicados. El estudio concluye que la combinación de celdas solares con un
electrocatalizador híbrido de Ni-NiO-Cr2O3 y un ánodo de NiFe/NiSx-Ni mejora tanto la
densidad de corriente como la estabilidad [11]. Este avance tecnológico en la electrólisis
responde a la creciente demanda de soluciones sostenibles para la producción de hidrógeno,
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y resalta el potencial del hidrógeno verde para la descarbonización del sector energético
mediante el aprovechamiento de excedentes de energías renovables [12]. Además, la
incorporación de hidrógeno en sistemas híbridos de energía renovable demuestra que la
combinación de generación fotovoltaica y eólica con almacenamiento de hidrógeno puede
reforzar la robustez y sostenibilidad de sistemas energéticos aislados [13].
En el contexto europeo, el análisis del impacto económico de la electrólisis en la producción
de hidrógeno verde resalta la importancia de integrar el hidrógeno en sectores como la
movilidad y la industria, apoyando las metas para alcanzar la neutralidad de emisiones de
carbono para 2050 [14]. Este análisis está respaldado por el diseño de un sistema híbrido
para la producción de hidrógeno verde, alimentado exclusivamente por fuentes renovables,
que muestra la viabilidad técnica y económica de estos sistemas, con proyectos relevantes
en España [14]. Además, la investigación sobre el impacto de la electrólisis en el consumo
de agua indica que tecnologías como la electrólisis PEM y alcalina son más sostenibles en
comparación con los métodos tradicionales, reforzando su viabilidad como soluciones
sostenibles [15].
La mejora de los procesos de electrólisis para aumentar la eficiencia energética y reducir
costos operativos es crucial para avanzar en la producción de hidrógeno verde. La
implementación de electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM) ha
mostrado una notable mejora en la eficiencia, facilitando una mayor integración con fuentes
de energía renovable [16]. Este enfoque económico se complementa con el análisis
económico de la electrólisis, que sugiere que, a medida que disminuyen los costos de las
energías renovables, la electrólisis se vuelve más competitiva frente a los métodos
tradicionales [17]. Además, el uso de hidrógeno verde en el sector del transporte muestra su
capacidad para reducir las emisiones de CO2 y mejorar la eficiencia energética en
comparación con los vehículos que usan combustibles fósiles [18].
La descarbonización de la industria pesada mediante la electrólisis también se presenta como
una solución efectiva para reducir las emisiones en procesos industriales como la producción
de acero y cemento [19]. Finalmente, la integración de sistemas de electrólisis en redes de
energía distribuida ilustra cómo el hidrógeno puede funcionar como un medio de
almacenamiento de energía, mejorando la resiliencia y flexibilidad de las redes eléctricas y
facilitando la incorporación de energías renovables intermitentes [20]. Este enfoque integral
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subraya el progreso hacia una mayor sostenibilidad en la producción y el uso del hidrógeno
verde, destacando su papel esencial en la transición hacia fuentes de energía más limpias y
eficientes.
Metodología
Se utilizó un enfoque de revisión sistemática de la literatura para llevar a cabo la
investigación del tema. Dentro del campo de la investigación cualitativa, este enfoque
metodológico ha sido ampliamente reconocido y utilizado para llevar a cabo una evaluación
exhaustiva y estructurada de las fuentes disponibles. De acuerdo con [11], la revisión
sistemática se fundamenta en recoger, evaluar y resumir estudios pertinentes para ofrecer
una comprensión integral y actualizada del tema. Es fundamental que se utilice esta
metodología para garantizar la exactitud y la rigurosidad en el estudio, lo cual permite
encontrar y examinar investigaciones previas que constituyen una base sólida para
comprender cómo la electrólisis incide en la disminución del consumo de combustible y
gases.
Para abordar el tema de estudio, se implementó el método de revisión sistemática que
implicó analizar y seleccionar artículos científicos y técnicos sobre la electrólisis y su
potencial para generar hidrógeno como una alternativa energética. Se realizó una minuciosa
investigación en bases de datos académicas utilizando palabras clave relacionadas con la
electrólisis, la generación de hidrógeno y el rendimiento energético. Según lo expuesto en
[13], este uso particular del método permitió descubrir patrones emergentes y evaluar la
efectividad de diversos enfoques de electrólisis para reducir las emisiones y el consumo
energético. La incorporación de investigaciones acerca de sistemas alternativos de hidrógeno
ofrece un enfoque completo para examinar el papel que dichos sistemas pueden desempeñar
en la sostenibilidad energética.
En esta revisión sistemática, se buscó identificar tanto las estrategias efectivas como los
obstáculos en cuanto a la implementación de sistemas de electrólisis con el fin de producir
hidrógeno. De acuerdo a los estudios revisados por [16], se observa que la electrólisis podría
tener un efecto positivo en la mejora de la eficiencia energética y disminución de las
emisiones de gases contaminantes, según sugieren los hallazgos preliminares. Además, la
revisión prevé el descubrimiento de áreas que necesitan más investigación y desarrollo,
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específicamente en relación a mejorar los sistemas e integrar tecnologías emergentes. Estos
resultados juegan un papel clave en la orientación de investigaciones y avances futuros en el
ámbito de la energía alternativa basada en hidrógeno.
Bases de datos utilizadas
Con el fin de garantizar una amplia y completa cobertura de la literatura existente, se utilizó
un conjunto diverso de bases de datos académicas reconocidas durante el proceso de
realización de la revisión sistemática. Las bases de datos consultadas incluyeron:
Las bases de datos consultadas incluyeron:
• • Scopus: Para tener acceso a una gran variedad de artículos científicos y técnicos.
• • Web of Science: Con el fin de lograr investigaciones altamente influyentes en el
ámbito de la energía y la tecnología del hidrógeno.
• • IEEE Xplore: Para aquellos interesados en leer sobre avances tecnológicos en el
campo de la electrólisis y los sistemas de hidrógeno.
• • ScienceDirect: Para informarse sobre literatura relacionada con la sostenibilidad y
la generación de hidrógeno verde.
Criterios de inclusión y exclusión
Para asegurar la relevancia y calidad de los estudios seleccionados, se establecieron los
siguientes criterios:
Criterios de inclusión:
• Con el fin de asegurar la actualidad de la información, se han tenido en cuenta
estudios publicados en los últimos diez años.
• Se solicitan artículos que traten sobre la electrólisis, la generación de hidrógeno y el
aprovechamiento energético.
• Se solicitan investigaciones que muestren información empírica acerca de cómo el
uso del hidrógeno ha logrado reducir las emisiones y el consumo de combustible.
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Criterios de exclusión:
• Estudios que no han sido evaluados por expertos o publicados en revistas de escasa
calidad.
• Artículos que no ofrezcan información concreta acerca de cómo se aplica la
electrólisis en el ámbito automotriz.
• Investigaciones que no se puedan encontrar en inglés o español.
Proceso de selección de artículos
El proceso de selección se estructuró en varias etapas para asegurar la rigurosidad y
exhaustividad:
a. Búsqueda inicial: Se realizó una búsqueda utilizando términos clave como
“electrólisis”, “hidrógeno verde”, “reducción de emisiones”, y “eficiencia
energética”.
b. Filtrado de títulos y resúmenes: Se revisaron los títulos y resúmenes para descartar
artículos irrelevantes.
c. Evaluación completa de artículos: Los artículos seleccionados fueron evaluados en
su totalidad para verificar su relevancia y calidad metodológica.
d. Síntesis de resultados: Se sintetizaron los hallazgos de los estudios seleccionados
para identificar patrones y tendencias relevantes
Procedimiento experimental
Construcción de celdas
Material y dimensiones: Se construyeron celdas de acero inoxidable con dimensiones de 10
cm de largo y 5 cm de ancho. Estas celdas son fundamentales para el proceso de electrólisis
debido a su resistencia a la corrosión y durabilidad.
Preparación del recipiente
Modificaciones estructurales: Se realizaron dos perforaciones de 10 cm en el recipiente de
plástico para instalar los terminales de las celdas, correspondientes a los terminales positivo
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y negativo. Además, se hizo una perforación de 5 cm para introducir la manguera que
transporta el hidrógeno al múltiple de admisión.
Instalación de celdas
Montaje y sellado: Las celdas de acero se introdujeron en el recipiente, asegurando un
sellado eficiente para evitar fugas de aire. Se utilizaron juntas de goma para mejorar la
estanqueidad.
Conexiones eléctricas
Cableado: Se conectaron dos cables de 16 cm a los bornes negativo y positivo de las celdas.
Estos cables fueron aislados adecuadamente para prevenir cortocircuitos.
Preparación para pruebas
Solución electrolítica: El recipiente se llenó con agua y se añadieron tres sobres de
bicarbonato para facilitar el proceso de electrólisis durante las pruebas. Esta mezcla actúa
como un electrolito que mejora la conductividad eléctrica.
Sistema de inyección electrónica
Funcionalidad: El combustible es dosificado y el sistema de ignición es controlado por los
sistemas de inyección electrónica. Utilizando información de sensores que monitorean
parámetros como la temperatura (ETC), el vacío del motor (MAP) y las revoluciones del
motor (CKP), la cantidad de combustible a suministrar al motor de combustión interna es
calculada por la unidad de control electrónica (ECU). Según estos datos, la ECU se encarga
de activar los inyectores para introducir el combustible en forma pulverizada dentro de la
cámara de combustión. Esto permite que se mezcle con el aire absorbido por el motor y
genere la reacción de combustión.
Condiciones de Prueba
Temperatura y presión: Las pruebas se realizaron a una temperatura ambiente de
aproximadamente 25°C y una presión atmosférica estándar de 101.3 kPa. Estas condiciones
se mantuvieron constantes para asegurar la reproducibilidad de los resultados.
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Estado de ralentí y resultados de la prueba
Durante las pruebas de carretera, se observó que los pulsos de inyección en estado de ralentí
eran aproximadamente de 2.5 ms. Con el sistema de electrólisis instalado, estos pulsos se
redujeron a aproximadamente 2.3 ms, indicando una mejora en la eficiencia del tiempo de
inyección en el estado de ralentí. Este cambio sugiere que el sistema de hidrógeno contribuye
a una combustión más eficiente, reduciendo el consumo de combustible.
Diagramas y visualización
Diagramas eléctricos
Diagrama eléctrico de contacto abierto: Muestra cómo se configuran los componentes
eléctricos en el sistema cuando el circuito no está cerrado. Este diagrama es esencial para
comprender el manejo de la energía dentro del sistema y asegurar que el hidrógeno se
produzca de manera segura.
Figura 1. Diagrama eléctrico contacto abierto
Diagrama eléctrico de contacto cerrado: Ilustra el estado del sistema cuando el circuito está
completo y operativo. Este diagrama es crucial para entender cómo fluye la corriente
eléctrica a través del sistema para activar la electrólisis. La visualización de este estado ayuda
a los técnicos a identificar cómo se distribuye la energía y a verificar que todos los
componentes funcionen correctamente bajo condiciones operativas.
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Figura 2. Diagrama eléctrico contacto cerrado
Diagrama de flujo
El diagrama de flujo en la figura 3 ilustra el proceso paso a paso del sistema alternativo de
hidrógeno. Este diagrama es crucial para entender la secuencia de operaciones desde la
entrada de agua y bicarbonato hasta la producción de hidrógeno. Cada etapa del proceso está
claramente delineada, lo que facilita la comprensión del flujo de trabajo y permite identificar
posibles puntos de mejora o ajuste en el sistema.
Figura 3. Diagrama de flujo del sistema alternativo de hidrógeno
A continuación, la tabla 1 proporciona un resumen cuantitativo de los materiales utilizados
en el experimento de electrólisis. La tabla organiza los materiales y sus respectivas
cantidades de manera clara, facilitando una rápida comprensión de los componentes
necesarios para implementar el sistema experimental.
1. Bateria
2. Fusible
3. Interruptor 4. Celda de
Hidrógeno
5. Recipiente
6. Válvula 7. Admisión
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Tabla 1
Materiales utilizados
Resultados
La figura 4 presenta el motor Aveo Family 1.5 L, que fue utilizado en las pruebas para
evaluar el impacto del sistema alternativo de hidrógeno en el consumo de combustible y las
emisiones. Este motor de combustión interna sirve como plataforma para implementar la
tecnología de electrólisis, que permite la inyección de hidrógeno como aditivo al
combustible tradicional. Al integrar el sistema de hidrógeno, se observó una mejora en la
eficiencia del motor, lo que se tradujo en un mayor rendimiento en términos de kilómetros
recorridos por litro de combustible y una reducción en las emisiones contaminantes. La
representación del motor en la figura destaca su configuración y componentes clave,
proporcionando un contexto visual para los resultados experimentales obtenidos.
Figura 4. Motor Aveo Family 1.5 L
Material
Cantidad
Placas de Acero Inoxidable
2
Recipiente de Plástico
1
Terminales
2
Cable # 16
6 m
Manguera
1
Válvula Antirretorno
1
Agua
Bicarbonato
3 sobres
Relay
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Prueba de consumo de combustible sin el sistema alternativo de hidrógeno
Se utilizó el método volumétrico para medir el consumo de combustible. Se fabricó un
dispositivo para medir la cantidad de gasolina suministrada al motor, lo que permitió calcular
los kilómetros recorridos por litro de combustible en condiciones de manejo normal. Los
resultados de estas pruebas se presentan en la tabla 2, mostrando un consumo promedio de
9.5 kilómetros por litro.
C = Consumo de Combustible
𝐶 = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝐾𝑚
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝐿
𝐶 = 28.5 𝑘𝑚
3 𝐿
𝐶 = 9.5 𝐾𝑚/ 𝐿
Tabla 2
Prueba de consumo de combustible por kilómetro
Kilómetros recorridos
Cantidad de combustible
6.5 Kilómetros - Pendiente
1 litro
12 kilómetros – Plano
1 litro
10 kilómetros – Declinación
1 litro
28.5 Kilómetros Recorridos
3 litros
Prueba de consumo de combustible con el sistema alternativo de hidrógeno
Se realizaron pruebas similares utilizando el sistema de hidrógeno. Los resultados,
presentados en la tabla 3, muestran una mejora en el consumo de combustible, alcanzando
un promedio de 9.97 kilómetros por litro:
𝐶 = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝐾𝑚
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝐿
𝐶 = 29.92 𝑘𝑚
3 𝐿
𝐶 = 9.97 𝐾𝑚/ 𝐿
Tabla 3
Cantidad de combustible utilizado usando gas hidrógeno
Kilómetros recorridos
6,82 kilómetros - Pendiente
12,6 kilómetros - Plano
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10,5 kilómetros – Declinación
29,92 kilómetros Recorridos
Beneficios observados
La comparación muestra una mejora en la eficiencia del combustible y una reducción en las
emisiones al utilizar el sistema de hidrógeno. Esto indica que el hidrógeno no solo contribuye
a un menor consumo de combustible, sino también a una disminución en la contaminación
ambiental. Esta tabla y descripción proporcionan una representación clara y concisa de los
resultados, permitiendo a los lectores entender fácilmente los beneficios del sistema de
hidrógeno en términos de eficiencia y sostenibilidad.
Tabla 4
Tabla comparativa de consumo de combustible y emisiones
Condición
Kilómetros
recorridos
Cantidad
de
combustible
utilizado
Consumo (km/l)
Emisiones (estimación)
Sin sistema
de hidrógeno
28.5 km
3 litros
9.5 Km/L
Alta
Con sistema
de hidrógeno
29.92 km
3 litros
9.97 Km/L
Reducida
Esta comparación muestra claramente los beneficios del sistema de hidrógeno en términos
de eficiencia y sostenibilidad, proporcionando una representación clara y concisa de los
resultados para los lectores. Este formato organiza la información de manera clara y lógica,
facilitando la comprensión de los beneficios del sistema de hidrógeno.
Discusión
La implementación de un sistema de hidrógeno mediante electrólisis en el vehículo Aveo
Family 1.5L ha mostrado resultados prometedores, destacando un aumento en la eficiencia
del combustible de 25 km por galón a 33.6 km por galón, lo que representa un ahorro del
5%. Esto sugiere que el uso de hidrógeno puede ser beneficioso para la eficiencia energética
y la reducción de emisiones en vehículos comerciales. Sin embargo, es importante reconocer
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las limitaciones del estudio, como el tamaño de la muestra y las condiciones controladas del
experimento, que pueden no reflejar situaciones reales de uso.
Este hallazgo se alinea con el estudio sobre el proceso de electrólisis para la producción de
hidrógeno verde, que enfatiza la importancia de seleccionar componentes adecuados como
electrolizadores y electrocatalizadores para optimizar la producción de hidrógeno [20].
Además, el informe sobre el estado actual de la producción de hidrógeno renovable en
España subraya la relevancia de integrar energías renovables en la producción de hidrógeno,
lo que podría potenciar aún más la eficiencia y sostenibilidad del sistema implementado en
el vehículo [18].
El estudio sobre el efecto del uso de hidrógeno en la potencia y rendimiento es
particularmente relevante, ya que investiga cómo la adición de hidrógeno puede mejorar la
eficiencia energética y la potencia del motor, hallazgos que son consistentes con los
beneficios observados en el Aveo [19]. Por último, la capacidad de aprovechamiento del
hidrógeno en contextos urbanos, mediante el uso de excedentes de energía de generadores
fotovoltaicos, ofrece un marco para considerar la viabilidad del uso del hidrógeno en
diferentes entornos, sugiriendo que la implementación de este sistema podría extenderse a
otras áreas urbanas con el adecuado soporte de infraestructura [10].
En conjunto, estos estudios proporcionan un contexto valioso para interpretar los resultados
obtenidos en el Aveo, sugiriendo que la electrólisis y el uso de hidrógeno en vehículos no
solo son técnicamente viables, sino también beneficiosos para mejorar la eficiencia del
combustible y reducir las emisiones contaminantes.
Para futuras investigaciones, se podrían explorar varias áreas, como la optimización de los
electrolizadores para mejorar la eficiencia de producción de hidrógeno y el desarrollo de
infraestructuras para el almacenamiento y distribución de hidrógeno. Además, se podría
investigar la integración de sistemas híbridos que combinen energía renovable y electrólisis
para maximizar la producción de hidrógeno y reducir costos operativos.
Conclusiones
El experimento realizado demostró que la utilización de un sistema de electrólisis para la
producción de hidrógeno en un vehículo generó un ahorro de combustible del 5%,
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equivalente a un aumento en la eficiencia de 0.156 kilómetros por litro. También se observó
una disminución en las emisiones de gases contaminantes, lo cual beneficia tanto al
propietario del vehículo como al medio ambiente. Este sistema no solo incrementa la
eficiencia del combustible, sino que también mejora el rendimiento del motor.
No obstante, la implementación a gran escala de la electrólisis presenta varios desafíos,
especialmente en relación con la infraestructura y el almacenamiento. Es fundamental
desarrollar sistemas adecuados para la producción, almacenamiento y distribución de
hidrógeno para facilitar su adopción en el mercado. Además, la optimización de los
electrolizadores y la mejora de la eficiencia de las celdas de combustible son áreas que
requieren atención continua. Para superar estos desafíos, es necesario realizar inversiones
significativas y promover la investigación y el desarrollo tecnológico en este campo.
A pesar de estos retos, el potencial del hidrógeno como vector energético se extiende más
allá del sector automotriz, ofreciendo oportunidades en diversas industrias y aplicaciones.
La integración de sistemas de hidrógeno en redes de energía distribuida puede aumentar la
resiliencia y flexibilidad de las infraestructuras energéticas, facilitando la incorporación de
fuentes de energía renovables intermitentes. Este enfoque integral contribuirá a la
sostenibilidad energética y fomentará una economía más verde y eficiente.
Finalmente, la electrólisis del agua se presenta como una estrategia prometedora para
enfrentar los desafíos energéticos y ambientales actuales. Su capacidad para reducir el
consumo de combustible y las emisiones, junto con su potencial para generar hidrógeno
verde, la posiciona como una tecnología clave en la transición hacia un futuro energético
más sostenible. La colaboración entre sectores, la inversión en investigación y el desarrollo
de políticas adecuadas serán esenciales para maximizar los beneficios de esta tecnología y
asegurar su viabilidad a largo plazo.
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Los autores no tienen conflicto de interés que declarar. La investigación fue financiada por el Instituto
Superior Universitario Japón y los autores.
Copyright (2024) © Fabricio Marcillo, Josthyn Iván Ramírez Ponce, Lucía Begnini
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