sábado, 14 de marzo de 2020

Robots tipo Gantry y robots montados en AGV´s, dos tecnologías de Excelencia en Automatización LEAN


Estimad@s amantes del LEAN:

Si somos  capaces de dar máxima movilidad a los robots, extenderemos de forma potencial las automatizaciones

Este post está dedicado a dos tecnologías que lo permiten :
                Robots tipo Gantry, montados en pórticos
                Robots montados en AGV´s

Ahí van algunos ejemplos, sacados de Internet

 
ROBOTS TIPO GANTRY ( montados en pórticos )

Automated System Uses Overhead Gantry Robot & Deburring Robot To Machine Parts :



                                    https://www.youtube.com/watch?v=BwtOKUpubW0


Gantry robot with control software:



                                        https://www.youtube.com/watch?v=nOV5tEy8Oq8


ABB Robotics - Combined robot & linear gantry - IRB 6620LX:





Automated Multi-Gantry Robot Product Distribution System by Sage Automation:



                                        https://www.youtube.com/watch?v=gS2QB-Dtbec



ROBOTS MONTADOS EN AGV´s

Mobile Collaborative Robot - FANUC’s New CR-7iA/L Uses AGV to Move Between Robotic Assembly Stations:



                                       https://www.youtube.com/watch?v=rQBnZuby05s


ABB's YuMi mounted on an AGV:



                                       https://www.youtube.com/watch?v=ivHtkbAP6Cc


FlexTruck AGV with Robtic Case Pick:



                                            https://www.youtube.com/watch?v=yn5ejzbrj_s


KUKA mobile robotics iiwa:








Que disfrutéis cada hora del fin de semana

Un cordial saludo
Álvaro Ballesteros

viernes, 13 de marzo de 2020

Mensajes amables de fin de semana: Mi pequeño homenaje a TOYOTA y a todos los que apuestan por el Hidrógeno como fuente de energía del futuro


Estimad@s amantes del LEAN: 

A mí llamadme fan de Toyota, pero con el tiempo he aprendido que cuando Toyota apuesta por algo, merece la pena estudiarlo con atención
Y si en la sede de Toyota se respira actualmente algo, eso es….!!! HI-DRÓ-GE-NO!!!

El presente escrito es un homenaje a los que apuestan por el hidrógeno como fuente de energía del futuro

La estructura de este post es la siguiente:

En primer lugar, una declaración de intenciones de Toyota, de esas que sirven para marcar estrategias que duran treinta años, sobre su decidida apuesta por el hidrógeno  

En segundo lugar, va un maravilloso artículo generado por la Asociación Española del Hidrógeno, extremadamente pedagógico para los que quieran recibir un primer baño sobre esta apasionante tecnología 

Después, hay una excelente explicación de cómo sacar hidrógeno de las renovables, con una especie de parque solar, un aparato de electrólisis alimentado por energía fotovoltaica que puede operar como una plataforma independiente que flota en el mar. El electrolizador fotovoltaico flotante guarda cierta semejanza a las plataformas petrolíferas. 

A continuación, un artículo sobre algo aún más revolucionario, cómo generar hidrógeno a partir de agua y luz solar

Por último, una pequeña descripción de esa maravilla de hidrógeno creada por Toyota, el Mirai   

Feliz lectura



1. Two decades of technology research
We believe the hydrogen fuel cell system is a technological breakthrough with the potential to deliver sustainable, zero-emissions mobility as part of a low carbon society.

We began our research and testing programme 20 years ago. About the same time we started work on Prius, and we are confident that we have succeeded in capturing the benefits hydrogen can offer in a vehicle that meets the needs of today’s customers. At the same time it addresses future concerns about air quality and sustainability.






2. Desmontando mitos sobre el coche de hidrógeno
El presidente de la Asociación Española del Hidrógeno nos aclara las principales dudas que existen sobre este elemento químico y su utilización como combustible alternativo




El hidrógeno está llamado a ser uno de los combustibles del futuro, posible sustituto de la gasolina o el gasoil, y una alternativa a los coches eléctricos enchufables. Aunque tan solo un modelo, el Hyundai Nexo, se puede matricular actualmente en España, y pese a que el número de puntos de repostaje posibles se pueden contar con los dedos de una mano, en Europa y Asia esta tecnología va tomando cada vez más peso. Además no se pueden negar las dudas que este combustible genera, tanto por su rentabilidad como su seguridad en el uso cotidiano. Por eso Javier Brey, presidente de la Asociación Española del Hidrógeno, nos resuelve muchos de los mitos que rodean a este elemento químico como combustible para los coches del futuro más inmediato.
En primer lugar, suele ponerse en duda la rentabilidad del hidrógeno debido a sus «posibles» elevados costes de producción, cuestionándose si es factible asumirlo en la actualidad. Según Javier Brey, el coste de producción de hidrógeno depende del método empleado. «Tradicionalmente, se ha venido produciendo mediante el reformado con vapor de agua del gas natural. En este caso, el coste depende directamente del coste del gas natural, al que se debe sumar la amortización de los costes de inversión en el propio reformador».
Sin embargo, en el caso de que el hidrógeno se obtenga mediante electrólisis del agua, Brey asegura que «el coste será directamente proporcional al de la electricidad empleada en el proceso. Con electricidad renovable a 2,5 céntimos el kWh (precios que ya existen en Asia o MENA, y que se están alcanzando ya en Europa o América) el hidrógeno producido mediante electrólisis es competitivo con el producido mediante reformado con vapor del gas natural y, desde luego, se convierte en un combustible alternativo viable», asegura. En el caso de emplear electricidad renovable excedentaria los costes de producción de este hidrógeno serían mínimos, ya que «se trata de una energía que se perdería si no fuera almacenada en forma de hidrógeno. Por otra parte, los costes de inversión en los electrolizadores se han reducido tan drásticamente en los últimos años que ya son competitivos con los de los reformadores de gas natural, y, en muchos casos, son incluso muchos menores».

Cómo se obtiene el hidrógeno
En cuanto a la producción del hidrógeno para su utilización como combustible alternativo, en la actualidad existen múltiples métodos, entre los cuales Brey explica cuáles son los más desarrollados:
Un primer método es el llamado «Reformado con vapor de agua del gas natural». Este proceso «combina metano (principal componente del gas natural) con vapor de agua para producir dióxido de carbono (CO2) e hidrógeno mediante una reacción química endotérmica (requiere aportar calor al proceso). Ha sido el método tradicional, y el que más se ha empleado para producir el hidrógeno que la industria venía demandando».
Un segundo método es mediante la electrólisis del agua. Así, empleando electricidad se disocia la molécula de agua en sus componentes (hidrógeno y oxígeno). Conocido desde hace décadas «resurge con fuerza ahora por la mejora de la electrólisis y por la reducción en precio de la energía eléctrica renovable que hemos tenido en los últimos años», según reconoce el presidente de la Asociación Española del Hidrógeno.
La quema del gas natural (combinarlo con oxígeno en proporciones de combustión) no produciría hidrógeno, sino dióxido de carbono y agua (y energía térmica, o calor, obviamente), que son los únicos productos de la combustión completa de cualquier hidrocarburo.

De dónde se obtiene la energía para la electrólisis
Una vez conocidos los métodos de obtención del hidrógeno, la siguiente duda que surge es de dónde procede la energía necesaria para la producción de la electrólisis, de modo que todo el proceso sea lo más eficiente posible.
Según Brey, el objetivo es producir hidrógeno mediante electrólisis empleando electricidad de origen renovable. De este modo el hidrógeno estaría exento de emisiones no solo durante su uso, sino también durante su producción.
La eficiencia del proceso de electrólisis supera el 80%. Esto implica que por cada kWh de electricidad empleado obtendremos al menos 0,8 kWh en forma de hidrógeno (poder calorífico superior).
Cada kWh equivale a 3,6 MJ y el poder calorífico superior del hidrógeno es de 141,86 MJ/kg. «Haciendo unos sencillos cálculos vemos que con 1 MWh se conseguiría producir más de 20 kg de hidrógeno (equivalente a unos 2500 km de autonomía en un vehículo de pila de combustible)».
Para quienes duden de si la producción de hidrógeno es contaminante, la respuesta es que dependerá del método empleado para la producción. Así, Javier Brey explica que «actualmente, el hidrógeno se obtiene mayoritariamente mediante reformado de gas natural con vapor de agua, proceso que emite CO2 (si en este proceso se emplease biogás, las emisiones netas de dióxido de carbono serían nulas). Pero esta producción ha sido la tradicional, orientada al sector industrial que consumía hidrógeno».
A medida que las Energías renovables se implantan, la disponibilidad de energía eléctrica renovable y barata aumenta. Y así, «si el hidrógeno se obtiene mediante electrólisis del agua y la electricidad empleada en este proceso es de origen 100% renovable, el hidrógeno estará exento de emisiones contaminantes, no solo en su uso si no también en su generación».
Por otro lado, las pilas de combustible son dispositivos electroquímicos, no máquinas térmicas, y, por tanto, su rendimiento no se encuentra limitado por el límite de Carnot.
Una pila de combustible es un dispositivo electroquímico que transforma, de forma directa, la energía química de un combustible en electricidad de manera eficiente, silenciosa y fiable; también produce calor y agua.
La pila de combustible no funciona por combustión, sino por vía electroquímica, por lo que alcanza mayores eficiencias que los motores de combustión interna. No tienen partes móviles por lo que no generan ruido, ni vibraciones y su mantenimiento es más sencillo. Además, no generan emisiones contaminantes, ni gases efecto invernadero; sólo agua.

¡Peligro, gas explosivo!
Otra de las grandes dudas que surgen ante la utilización del hidrógeno como combustible es su posibilidad de explotar y arder. como ejemplo en numerosas ocasiones se menciona el dirigible Hindenburg, destruido a causa de un incendio cuando aterrizaba en Nueva Jersey el 6 de mayo de 1937.
Pues bien, al igual que cualquier otro combustible, para que ocurra una explosión o combustión del mismo se requiere un comburente (oxígeno) y una fuente de energía para la ignición. Los depósitos que almacenan el hidrógeno en el coche cuentan con grandes medidas de seguridad y en su interior albergan hidrógeno en un 99,99% de pureza.
Además, se debe tener en cuenta que el hidrógeno es un gas muy volátil, que, en el caso de existir una pequeña fuga, se disiparía rápidamente no llegando a alcanzar las concentraciones necesarias para darse condiciones explosivas. En espacios cerrados, como garajes, una ventilación básica sería suficiente para garantizar la seguridad. Además, el hidrógeno no es tóxico, por lo que respirar cierta cantidad mezclado en el aire no presenta riesgos para la salud, y su impacto en el medioambiente es bajo.
Javier Brey explica además que durante más de cien años «se ha producido, transportado y empleado hidrógeno con fines comerciales e industriales con un historial de seguridad ejemplar».
Las aplicaciones del hidrógeno como vector energético ya cuentan con normas y estándares, al igual que para otros combustibles, que se han desarrollado e implantado para asegurar un transporte y utilización seguros. En este sentido cabe destacar que la industria aeroespacial emplea hidrógeno como combustible sin mayores incidentes, y que los automóviles de hidrógeno, que ya están disponibles en el mercado, cuentan con sistemas específicos de seguridad, han pasado todas las pruebas requeridas y son tan seguros como cualquier otro vehículo del mercado. En este sentido, merece la pena destacar que el Hyundai Nexo (vehículo eléctrico de pila de combustible) ha obtenido la puntuación máxima de cinco estrellas en las pruebas de seguridad de Euro NCAP, convirtiéndose así en el SUV más seguro en el mercado.
En definitiva, el hidrógeno es un combustible que, como cualquier otro, manejado con las debidas normas y medidas de seguridad, es completamente seguro.
Pero ¿qué podría suceder en caso de accidente?. Al ser un gas inflamable, es más o menos peligroso que si se prende fuego un coche de gasolina?.
Brey explica que «ya en 2001 esta era una de las mayores preocupaciones de los usuarios. Por ello, el Dr. Michael R. Swain, de la Universidad de Miami, llevó a cabo un experimento en el que sometía a dos turismos de idénticas características, uno con depósitos de hidrógeno comprimido y otro con depósito de gasolina, a la misma eventualidad: sufrir una fuga de combustible que se incendia».
En las siguientes imágenes, se puede comprobar lo que sucedía (coche con depósitos de hidrógeno a la izquierda y con depósito de gasolina a la derecha):




El hidrógeno, al tratarse de un gas muy volátil escapa rápidamente hacia arriba, y cuando se provoca su ignición podemos ver una llama en vertical que no logra dañar ninguna parte del vehículo. A medida que transcurre el tiempo, el hidrógeno del depósito se va acabando y la llama pierde fuerza hasta que termina por extinguirse, dejando en el vehículo daños leves.
Por el contrario, la gasolina, a través de la fuga provocada en el depósito, forma un aerosol que distribuye pequeñas gotas del combustible por toda la cabina, especialmente hacia las zonas más bajas. Al provocar la ignición del combustible las llamas se extienden rápidamente por todo el vehículo. Al final del experimento el coche de gasolina termina completamente calcinado, en condiciones de siniestro total.




¿Se puede generar hidrógeno con los excedentes de plantas eólicas o solares?
Actualmente, el sistema eléctrico funciona de tal modo que solo se produce la electricidad que va a ser consumida, la electricidad demandada en ese momento. Esto implica que no existen excedentes como tal, lo que ocurre es que las instalaciones no funcionan a pleno rendimiento o incluso algunas se encuentran paradas o desconectadas. Es decir «se está desaprovechando energía que se podría estar produciendo solo porque en ese momento no hay demanda», según admite el presidente de la Asociación Española del Hidrógeno.
Este problema se hace aún mayor a medida que aumenta el porcentaje de energía renovable en el mix eléctrico. «Las energías renovables no gestionables (como por ejemplo la energía solar o la eólica) son intermitentes y con un fuerte carácter estacional. Esto implica que existirán momentos de gran producción renovable en los que gran parte de la potencia instalada esté desaprovechada y, al mismo tiempo, pueden pasar semanas con baja producción renovable en las que se requiera de un aporte extra, para satisfacer la demanda».
Por ello Javier Brey considera necesario un sistema de almacenamiento energético a gran escala y durante largos periodos de tiempo (incluso de estación del año a estación del año); este es otro de los grandes roles del hidrógeno. En aquellos momentos en los que la capacidad de producción eléctrica renovable exceda la demanda, en lugar de parar esas instalaciones, la electricidad se derivaría a parques de electrolizadores. «Allí se produciría hidrógeno para almacenarlo y volverlo a transformar en electricidad, mediante el uso de pilas de combustible, en aquellos momentos en los que la producción renovable no logre satisfacer la demanda. Evidentemente, ese hidrógeno podría ser empleado para otros usos, como el transporte o la industria».
La Agencia Internacional de Energías Renovables, IRENA, destaca el papel del hidrógeno como complemento necesario a la electricidad en la transición energética. El hidrógeno permitirá acoplar y descarbonizar cuatro grandes sectores de la economía: la industria, los edificios, la energía y el transporte, al mismo tiempo que aumenta la flexibilidad del sistema eléctrico y facilita una mayor penetración de las tecnologías renovables.
El siguiente esquema muestra el papel del hidrógeno como elemento integrador de las distintas fuentes de energía renovables y los usos finales:




Integración de renovables a aplicaciones de uso final mediante hidrógeno - Hydrogen from Renewable Power: Technology Outlook for the Energy Transition”, IRENA, 2018

a.Energía: la capacidad del hidrógeno para almacenar energía a gran escala y durante largos periodos de tiempo es especialmente útil para conseguir una mayor penetración de las energías renovables en el mix eléctrico (permite llegar a un 100% de EERR en el mix de generación eléctrica).
b.Industria: en España existen numerosas industrias que consumen hidrógeno como materia prima (refinerías, biorrefinerías, fábricas de amoniaco, fertilizantes…). La posibilidad de emplear hidrógeno obtenido de fuentes de energía renovables tanto como materia prima como para obtener calor de proceso contribuiría ampliamente a la descarbonización de este sector.
c.Residencial: la inyección de hidrógeno en la red de gas natural reduciría el consumo de este combustible fósil, tan empleado en la calefacción de edificios.
d.Transporte: los vehículos eléctricos de pila de combustible complementarán a los de batería. Expanden el mercado de la movilidad eléctrica a aplicaciones en las que las baterías se encuentran actualmente limitadas (camiones, trenes, autobuses, barcos, carretillas…), o proporcionando las mismas prestaciones de autonomía y tiempo de recarga que los vehículos actuales
El «Hydrogen Council», lanzado en enero de 2017 en el Foro Económico Mundial, entre cuyos miembros se encuentran compañías líderes que invierten a lo largo de la cadena de valor del hidrógeno, que incluyen el transporte, la industria y la exploración, producción y distribución de energía, constituye actualmente el esfuerzo más grande liderado por la industria para desarrollar la economía del hidrógeno.
Según la visión que el «Hydrogen Council» tiene para la economía del hidrógeno en 2050, el hidrógeno es un pilar central de la transformación de energía que se requiere para limitar el calentamiento global a dos grados centígrados. Para alcanzar el escenario de dos grados, el mundo necesitará hacer cambios dramáticos año tras año y reducir las emisiones de CO2 relacionadas con la energía en un 60% hasta 2050.
Según destaca Brey, el hidrógeno puede jugar siete roles principales en esta transformación:
•Permite una mayor penetración de las EERR, integrándolas más y mejor, a gran escala
•Permite una distribución sencilla de la energía, entre sectores y entre regiones
•Permite una amortiguación de las diferencias oferta-demanda en la red; almacenamiento
•Permite la descarbonización del transporte (vehículos automóviles, trenes, barcos e incluso aviones)
•Sirve como materia prima para diferentes combustibles, combinándolo con CO2 secuestrado
•Permite la descarbonización en la industria, por ejemplo, como materia prima
•Permite la descarbonización de la energía en los hogares
En las siete áreas de aplicación, el hidrógeno puede ofrecer soluciones económicamente viables y socialmente beneficiosas.
Según datos del «Hydrogen Council», los vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV, por sus siglas en inglés) jugarán un papel esencial en la descarbonización del sector transporte. Además, la descarbonización completa del transporte requerirá el desarrollo de vehículos cero-emisiones como los FCEVs y los BEVs.

Todo tiene un precio, pero ¿es más caro o más barato que el diésel?
Actualmente el precio del hidrógeno en las estaciones de servicio en Alemania ronda los 9€/kg (cada kg de hidrógeno se traduce en unos 125 km de autonomía del vehículo). Esto son unos 7,20 € por 100 km recorridos. Sin embargo, este coste depende en gran medida del método de producción de este hidrógeno.
Para los Juegos Olímpicos de Tokio, en el que todo el transporte empleará vehículos de pila de combustible de hidrógeno, se espera obtenerlo a costes muy inferiores.
Lo que sí se puede afirmar categóricamente es que el hidrógeno, durante su uso, no es contaminante, ya que la única emisión asociada es agua. Ya sea mediante su uso en pilas de combustible, para la obtención de electricidad, como mediante su quema para la obtención de calor de proceso o calefacción el hidrógeno, está exento de emisiones contaminantes.
El factor fundamental a tener en cuenta para hacer un balance de la utilización del hidrógeno como combustible para automoción es el tipo de transporte y vehículo del que estemos hablando. «Las circunstancias son muy diferentes si nos estamos refiriendo a un vehículo pequeño de uso urbano (tanto particular como de flotas de transporte) con recorridos que, en muchos casos, no superan los 100 km/día, o si nos referimos al transporte a grandes distancias, especialmente si consideramos el transporte pesado», asegura Brey.
En la figura adjunta, extraída del documento «How hydrogen empowers the energy transition» publicado por el Hydrogen Council, se representa el tonelaje transportado frente a la distancia recorrida por día. En ella se representa diferentes tipos de vehículos (ligeros urbanos, ligeros comerciales, medianos y grandes de flotas o taxis, …). El tamaño de los círculos de cada tipo de vehículo es proporcional al consumo de energía anual del total de vehículos del tipo indicado. Como se puede observar, el balance energético más adecuado es diferente dependiendo del lugar del diagrama en el que se sitúa cada tipo de vehículo. Para recorridos pequeños y recorridos urbanos, los vehículos eléctricos de baterías (BEV) tienen un balance muy apropiado, pero en cuanto el tamaño del vehículo y el recorrido diario crece, el vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV) resulta más apropiado. Grandes recorridos y tonelajes (aviones, barcos) en principio requerirán de otras fuentes de energía, como los biocombustibles o los combustibles sintéticos (que pueden producirse a partir de hidrógeno sostenible).




Papel de los vehículos de pila de combustible en la descarbonización del sector transporte - How hydrogen empowers the energy transition”, Hydrogen Council, 2017
Un segundo factor a considerar es la estructura del parque automovilístico y de la infraestructura de repostaje de energía. Como ejemplo, en el caso de España, apenas un 20% de los vehículos particulares disponen de un punto de aparcamiento nocturno fijo (garaje), por lo que la carga nocturna de las baterías no resulta factible para el 80% restante. Para ellos es necesaria, según Javier Brey, «una alternativa de repostaje, y esto podría modificar ligeramente la figura anterior, haciendo que el uso de los vehículos eléctricos de pila de combustible tenga también un balance positivo en recorridos urbanos».

Artículo sacado del link:
Desmontando mitos sobre el coche de hidrógeno

3. Generación de hidrógeno a partir de renovables
sectormaritimo.- La Universidad de Columbia ha desarrollado una nueva forma de producir hidrógeno mediante electrólisis en agua salada utilizando energía fotovoltaica. Podrían ser las plataformas del futuro, pero produciendo energía a partir de las renovables en lugar de extraer petróleo.




El equipo de ingenieros químicos de la Universidad de Columbia que han llevado a cabo este estudio ha desarrollado una forma de generar hidrógeno a partir de la electrólisis del agua salada usando placas fotovoltaicas para convertir la electricidad en combustible de hidrógeno almacenable: una plataforma solar flotante para la electrólisis con agua salada.
La gran mayoría del hidrógeno hoy día se produce a partir del gas natural a través de reformado con vapor. Este consiste en exponer al gas natural, de alto contenido en metano, al vapor de agua a alta temperatura, al reaccionar libera CO2 y produce la separación de H2. Mediante electrólisis, usando electricidad proveniente de la fotovoltaica puede producir hidrógeno sin emitir CO2.
Han desarrollado un aparato de electrólisis alimentado por energía fotovoltaica que puede operar como una plataforma independiente que flota en el mar. El electrolizador fotovoltaico flotante guarda cierta semejanza a las plataformas petrolíferas.
El estudio, “Floating Membraneless PV-Electrolyzer Based on Buoyancy-Driven Product Separation” se publicó en elInternational Journal of Hydrogen Energy.
La innovación, y la clave de esta investigación, es el método por el que separan el hidrógeno del oxígeno producido por la electrólisis. Los electrolizadores utilizan costosas membranas para mantener la separación de estos dos gases. Este dispositivo tiene una novedosa configuración del electrodo que permite la separación y recogida de gases mediante burbujas flotando en el agua. El diseño permite una operación eficiente con alta pureza en la producción y sin bombeo activo del electrolito. Basado en el concepto de “separación inducida por la flotabilidad”, la simple estructura del electrolizador produce hidrógeno con una pureza de hasta el 99%.
La simplicidad de la estructura del electrolizador fotovoltaico hace de este diseño uno particularmente atractivo para aplicación en agua de mar, gracias a su potencial económico y alta durabilidad comparado con los dispositivos convencionales que contienen membranas. Los dispositivos convencionales comerciales se basan en una membrana divisoria que separa los electrodos en su interior, donde se produce el hidrógeno y el oxígeno, pero el agua salada puede acabar destruyendo las membranas.
Finalizado el estudio en laboratorio, el equipo de investigación procederá a continuación a refinar su diseño probándolo directamente en el mar. También planean desarrollar diseños modulares para poder construir sistemas a mayor escala.
La configuración de este innovador electrodo es crucial para la operación. Los electrodos están recubiertos con un catalizador sólo por una cara. Son electrodos asimétricos que favorecen la evolución de los gases H2 y O2 sólo en la superficie de los electrodos donde los catalizadores han sido depositados. Cuando las burbujas de H2 y O2 crecen y se hacen suficientemente grandes, su flotabilidad causa que se despeguen de la superficie del electrodo y floten hacia arriba hacia cámaras de recolección separadas.

4. Descubren cómo generar combustible de hidrógeno a partir de agua y luz solar
Un grupo de científicos de diversas universidades han creado un nuevo material orgánico que reacciona a la radiación solar generando hidrógeno a partir de agua.
Un grupo de científicos de las universidades de Liverpool, el London College y el Instituto de Ciencia y Tecnología de China Oriental han conseguido sintetizar un nuevo material orgánico que puede convertir el agua en combustible de hidrógeno utilizando la luz solar. La producción fotocatalítica de hidrógeno podría convertirse en una abundante fuente de energía para la que tan solo serían necesarios dos elementos tan abundantes en la Tierra como son el agua y la radiación solar.
El catalizador orgánico necesario para llevar a cabo el proceso de división de átomos por el que se separa el hidrógeno del oxígeno se puede construir a partir de elementos baratos y abundantes, como el carbono, el nitrógeno y el azufre. El equipo liderado por los científicos de la Universidad de Liverpool usó una combinación de experimentos empíricos y cálculos computacionales de estructuras moleculares para descubrir la composición de este fotocatalizador orgánico que podría resultar revolucionario y acelerar el uso del hidrógeno como vector energético.




El nuevo material utiliza energía solar para generar hidrógeno a partir de agua.
“Para lograr altas tasas de evolución del hidrógeno, se necesita una buena afinidad con el agua, una amplia absorción de luz, un área de superficie alta y una alta cristalinidad. Al introducir todas estas características en un material, obtuvimos un fotocatalizador muy activo", detalló Xiaoyan Wang, estudiante de doctorado en química por la Universidad de Liverpool.
El proyecto, una colaboración multinacional en la que participaron investigadores de China, Alemania, Holanda y Reino Unido, estuvo liderado por el profesor Andrew Cooper, quien considera que estamos ante “un buen ejemplo de la necesidad vital de contratar a los mejores investigadores de todo el mundo y colaborar con equipos en otros países”. “La ciencia de máximo nivel es una labor internacional”, aseguró.
El programa ha sido financiado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), el Centro de Investigación para el Diseño de Materiales Funcionales de Leverhulme y el Consejo Europeo de Investigación. Con un presupuesto de 81 millones de libras (91,6 millones de euros), la Fábrica de Materiales Innovadores cuenta con unas instalaciones de 11.600 metros cuadrados para la investigación y desarrollo de materiales avanzados.


5. Una revolución tecnológica, el MIRAI de TOYOTA
El Mirai utiliza el sistema de pila de combustible de Toyota (TFCS, Toyota Fuel Cell System), que incorpora tecnología de pila de combustible y tecnología híbrida, e incluye el nuevo diseño FC Stack y los depósitos de hidrógeno a alta presión patentados por Toyota.

Cómo funciona
El TFCS es más eficiente desde el punto de vista energético que los motores de combustión interna, y no emite CO2 ni contaminantes al funcionar. Por otra parte, los conductores pueden esperar el mismo nivel de comodidad que la que ofrecen los vehículos con motor de gasolina, con una generosa autonomía y un tiempo de repostaje de hidrógeno de unos tres minutos.

El sistema emplea componentes desarrollados por Toyota, como el Toyota FC Stack, el convertidor de voltaje FC y depósitos de hidrógeno a alta presión.




Grandes prestaciones
El nuevo FC Stack de Toyota alcanza una potencia máxima de 114 kW (155 CV DIN), y una densidad energética de primera clase, de 3,1 kW/L (2,2 veces superior a la del modelo anterior Toyota FCHV-adv de arrendamiento limitado).
Se ha desarrollado un nuevo y compacto convertidor de alta eficiencia y gran capacidad, para aumentar la potencia generada por el sistema Toyota FC Stack hasta los 650 voltios. El mayor voltaje ha permitido reducir las dimensiones del motor eléctrico y el número de celdas del Toyota FC Stack, lo que ha dado lugar al sistema de pila de combustible de Toyota, más pequeño y con mayor rendimiento, lo que implica unos costes más reducidos.

Nivel superior de estabilidad de manejo y silencio
La gran potencia del Toyota FC Stack y el control óptimo de la energía de la batería impulsan el motor eléctrico y garantizan una potente respuesta a cualquier velocidad del vehículo. El resultado es un aumento inmediato del par en cuanto se toca el acelerador, y una aceleración suave y potente a partir de ahí.
La estabilidad de manejo y el confort de marcha mejoran gracias a la ubicación de componentes importantes, como el Toyota FC Stack y los depósitos de hidrógeno a alta presión, centrados bajo el suelo, para conseguir un bajo centro de gravedad y una distribución óptima del peso entre delante y detrás, así como el uso de una carrocería de gran rigidez, que presenta una mayor solidez en torno a la suspensión trasera.
La cubierta inferior completa y las luces de posición de diseño aerodinámico reducen la resistencia del viento y contribuyen a mejorar la eficiencia de combustible y la estabilidad de manejo. Las aletas aerodinámicas empleadas a los lados de los faros combinados traseros mejoran la estabilidad en línea recta.
Se consigue un silencio excepcional gracias al funcionamiento del motor eléctrico a cualquier velocidad y a un menor ruido del viento, además del sellado de todas las piezas de la carrocería y el uso de materiales de absorción o bloqueo acústico, dispuestos de forma óptima por el habitáculo, incluido el uso de vidrio amortiguador del ruido en el parabrisas y en todas las ventanillas.
El modo de freno asistido hace un uso eficiente del frenado regenerador mejorando el frenado cuando el conductor quiere reducir sustancialmente la velocidad del vehículo, por ejemplo, en largos tramos de vía en pendiente descendente.

Un futuro con hidrógeno
La necesidad de un combustible fósil alternativo es obvia y real, y en Toyota creemos que el hidrógeno es el camino a seguir. Se trata del elemento más abundante en el universo. Se encuentra en casi todas partes, desde el agua hasta las plantas, y ya es lo bastante potente como para proporcionar energía a nuestros hogares y edificios. Ahora, está en disposición de alimentar el sector de la automoción.

Una reacción química
Al bombear hidrógeno en el Mirai, el gas se desplaza hasta unos depósitos de combustible con filtro de carbono, donde se almacena. Una vez en movimiento, las rejillas delanteras de admisión llevan aire del exterior hasta la pila de combustible, y el hidrógeno va desde los depósitos hasta el mismo sitio.

Allí, cada elemento experimenta una reacción química, de la que resulta la electricidad que hace funcionar el vehículo. Al pisar el acelerador, la electricidad de la pila de combustible se envía al motor eléctrico; ¿y sabes cuál es el único subproducto de este proceso en la pila de combustible? Agua, que sale fácilmente por el tubo de escape.

De hecho, se puede decir que el nuevo Mirai deja huella sin dejar ninguna huella.




El Mirai se comercializará en determinados mercados europeos (Reino Unido, Alemania y Dinamarca) a partir de septiembre de 2015.
El futuro ya está aquí; y se llama Mirai…




Que disfrutéis cada hora del fin de semana

Un cordial saludo
Álvaro Ballesteros