Combustible de hidrógeno que produce oxígeno
Hace poco recibimos una llamada de un hombre de Luisiana que ha sido mecánico, corredor y aficionado a los engranajes durante más de 40 años. Cecil Mills sabe cómo hacer que los vehículos rindan y está trabajando en la patente de un nuevo motor extremadamente eficiente que funcione con hidrógeno peróxido. Sí, ese compuesto químico (H2O2) que se usa para blanquear el cabello y para blanquear los dientes. La diferencia entre el agua (H2O) y el peróxido de hidrógeno (H2O2) es que este último contiene dos átomos de oxígeno.
En un mundo que se adentra de lleno en un coche totalmente eléctrico En el futuro, el Sr. Mills nos dice que consideremos otras posibilidades. «A la mayoría de nosotros nos gusta respirar», nos dice Cecil. «No pensamos mucho en ello ni sabemos exactamente lo que respiramos. Hoy en día, el tema de la contaminación del aire y el control del smog está en la mente de todos, y nos centramos en crear vehículos con cero emisiones». Los gobiernos y los fabricantes de automóviles se centran en reducir las emisiones en un 45 por ciento para 2030 a fin de limitar el calentamiento global con la esperanza de llegar a cero emisiones netas para 2050.
«Las compañías petroleras y el gobierno de los Estados Unidos están gastando mucho dinero en la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno, que se producen principalmente mediante el uso de combustibles fósiles, con la esperanza de ver qué tan 'ecológicas' son», afirma Cecil. «La esperanza y la promesa del H2 son que podamos abastecerlo sin fin a bajo costo. Pero no importa lo barato que sea, el almacenamiento de hidrógeno es caro y la responsabilidad es alta. La mayoría de la gente sabe que podemos producir hidrógeno electrolíticamente a partir del agua. La mezcla de O2 y H2 atmosféricos en las pilas de combustible produce H2O, lo que reduce el O2 en la atmósfera».
Cecil nos recuerda que «los motores de gasolina aspiran una enorme cantidad de aire para la combustión. Extraen de 75 a 100 libras de aire por cada galón de gasolina usado en una proporción de 12,5 a 15 partes en peso de aire por cada parte de combustible, respectivamente. El oxígeno es el «ingrediente activo» en los motores de combustión, al igual que en la fisiología humana. Su cuerpo convierte el O2 en CO2 a una velocidad de seis a diez libras de aire por día. En números redondos, nuestro aire está compuesto de aproximadamente un 80 por ciento de nitrógeno y un 20 por ciento de oxígeno, con una pequeña mezcla de gases raros y contaminantes tóxicos. Tenga en cuenta que un cambio del uno por ciento en el aire que respira, por ejemplo, del 20 por ciento de O2 al 19 por ciento de conversión de O2 a CO2, es en realidad una reducción del oxígeno del cinco por ciento».
¿La combinación de más oxígeno con hidrocarburos no quemados para reducir el tamaño de las partículas (el PM 10 estándar de la EPA frente al PM 2.5 (que reduce el material particulado de 10 micrones a 2,5 micrones) reduce la contaminación del aire? Tal vez no, pero es menos visible; sigue ahí, pero es más difícil de ver. «El NOx se forma a partir del nitrógeno y el oxígeno del aire, durante el calor y la presión de la combustión», nos recuerda Cecil. Según la Organización Mundial de la Salud, más de siete millones de personas mueren prematuramente cada año debido a los efectos de la contaminación del aire.
Peróxido de hidrógeno: cómo funciona
Ahí es donde entra Cecil Mills. «¿Y si les dijera que hay un combustible tan limpio y renovable que podría revertir tanto la contaminación del aire como el calentamiento global y que podemos hacerlo a partir del sol y el agua... incluso del agua del mar?» Proclama Cecil. «Es más seguro, fácil y económico de almacenar que el hidrógeno. De hecho, este combustible es 20 veces más denso que el H2 criogénico (11,7 libras/galón frente a 0,59 libras/galón) a temperaturas y presiones ambientales».
Curiosamente, esta propuesta de «fuente de combustible más limpia» es bien conocida por los entusiastas de las carreras más rápidas del mundo. Ha propulsado tanto al piloto de carreras de resistencia más rápido del mundo (desde 1977) como al último poseedor del récord estadounidense de velocidad en tierra. Ambos récords mundiales se obtuvieron mediante el uso de un combustible a base de agua y este combustible más limpio produce la necesidad humana más inmediata: el oxígeno.
El motor de peróxido de hidrógeno de Cecil Mills se diferencia de los motores de combustión ordinarios por el hecho de que el combustible (90 por ciento de H2O2) contiene su propio oxígeno, más que suficiente para la reacción, por lo que el aire como fuente de oxígeno de combustión es innecesario. Cecil explica que esto tiene el efecto secundario de eliminar los NOx de los gases de escape. «Además, el combustible no contiene carbono, por lo que lo mejor del motor es eliminar los tres ciclos parasitarios de bombeo de aire, lo que mejora considerablemente la eficiencia mecánica. Es un ciclo energético al cien por cien, igual que las turbinas, excepto que tiene un volumen de reacción cerrado o «confinado», a diferencia de las turbinas o las llamadas «turbobombas» que se utilizan como combustible para cohetes, y cuenta con un ciclo de encendido interno hasta cerrar ese volumen».
Los datos del fabricante del contratista o proveedor oficial del Gobierno de los Estados Unidos sobre el 90 por ciento de H2O2 (boletín técnico #46 de la Asociación de Químicos Fabricantes) indican que se expande 5000 veces al pasar del estado líquido a vapor sobrecalentado (H20 caliente a 1375 °F) y gas oxígeno; el 90 por ciento de H2O2 se descompone en un 57,7 por ciento de agua (vapor) y un 43,3 por ciento de oxígeno gaseoso. Eso equivale a 4,94 libras por galón. Los datos del contratista también indican que «se ha logrado una seguridad total en todos los programas gubernamentales que utilizan H2O2 concentrado como combustible». Cecil explica que la mayoría de los proyectos de H2O2 del gobierno son «clasificados».
«Con 5000 veces 14,7 (una atmósfera), eso significa que, en teoría, un 90 por ciento de H2O2 descompuesto al 100 por ciento podría generar casi 75 000 PSI», afirma Cecil. «No tengo ni idea de qué podría contener eso. Según se informa, los coches Top Fuel rozan los 13.000 coches por un instante, justo antes de explotar. La contención y las fugas pueden ser nuestra mayor preocupación en términos de tiempo para nuestros motores, y son la clave para una vida útil prolongada y exitosa del motor y para que nuestros clientes estén satisfechos».
Programa de emisiones positivas
«Nuestros objetivos a largo plazo son construir un aerodinámico clase OMEGA de 500 millas por hora para el prototipo automotriz», confiesa Cecil. Su programa LA.BULLET fue patrocinado anteriormente por Chrysler Corporation y Larry Henry, del equipo original Ramchargers de Mopar Performance en la década de 1990. «He cedido mi patente a la Universidad Estatal de Luisiana en Alexandria (LSUA) y quiero dar las gracias a mi mentor y consejero de orientación, el Dr. Paul Coreil, rector de la LSUA. Su sabiduría, fe y honestidad han convertido a LSUA en la primera universidad del planeta en estar informada y participar en nuestro programa de emisiones positivas. Estoy ofreciendo a otras universidades una licencia de investigación sobre patentes similar, así como a Gretchen Watkins, presidenta de Shell USA, que tiene en marcha un proyecto de investigación energética en colaboración con la LSU», concluye Cecil.
Shell USA tiene un historial de patrocinio de coches de Fórmula Uno y Land Speed a la vanguardia de la tecnología automotriz y ha desarrollado lo que puede ser el método más limpio y rentable de fabricar H2O2 hasta la fecha. «Ahora me toca a mí», sonríe Cecil Mills. «Mi objetivo es probarlo yo mismo». Mills está intentando conseguir una planta para Coreil a través de Shell, diseñando el proceso de dióxido de titanio, agua y luz solar y H2O2 de Shell. Shell donó recientemente a LSU 27 millones de dólares para la investigación energética.
Cecil recibió una licencia de la NASA para investigar las mejoras en su proceso de concentración de H2O2, que utilizaba tecnología de membranas permeables, similar a las pilas de combustible, para separar el agua del proceso. Es importante tener en cuenta que el H2O2 se puede producir mediante el uso de petróleo, pero Cecil explica que el agua es la mejor manera de crear peróxido de hidrógeno como combustible. «El combustible a base de H2O es obviamente el combustible más limpio de la Tierra. Si bien el H2O2 a base de petróleo está subvencionado, es difícil de fabricar y caro, el H2O2 a base de agua no lo es».
Carreras con peróxido de hidrógeno
Cuando se trata de carreras, el H2O2 se ha utilizado como combustible para cohetes desde que Dick Keller construyó el X-1, que es ecológico, en 1965. Más tarde, su automóvil Blue Flame recorrió 630,388 millas por hora y estableció un récord mundial de velocidad en tierra en las salinas de Bonneville, que duró de 1970 a 1983. En diciembre de 1976, Kitty O'Neil recorrió el desierto de Alvord de Oregón con su cohete de tres ruedas propulsado por H2O2, llamado SMI Motivator, a una velocidad promedio de 512,710 millas por hora. Según se informa, O'Neil utilizó el 60 por ciento del empuje disponible y se dijo que Kitty dijo que podría haber alcanzado más de 700 millas por hora con toda su potencia. Al año siguiente, Kitty registró el cuarto de milla más rápido de la historia de la FIA, con 3,22 segundos y una velocidad máxima de 412 millas por hora, en un cohete H2O2 llamado Pollution Packer.
Richard Brown, un ingeniero británico, se convirtió en el hombre más rápido sobre dos ruedas en septiembre de 1999, cuando su motocicleta propulsada por cohetes Gillette Mach 3 Challenger H2O2 recorrió 332 millas por hora en Bonneville. «Todo lo que puedo decir es que la fuerza G es absolutamente obscena», dijo Brown a los investigadores durante una conferencia sobre combustibles con peróxido de hidrógeno. El vehículo de 26 pies de largo estaba propulsado por cohetes que utilizaban peróxido de hidrógeno como oxidante.
«A diferencia del peróxido de hidrógeno que se encuentra en las farmacias, que contiene aproximadamente un 97 por ciento de agua, la variedad propulsada por cohetes tiene la concentración opuesta (un 3 por ciento de agua y un 97 por ciento de peróxido de hidrógeno) y ha eliminado contaminantes críticos», afirma Stephen Heister, profesor de aeronáutica y astronáutica en la Universidad de Purdue. «Un sistema de propulsión de este tipo proporcionaría una alternativa a los combustibles de hidrocarburos no renovables actuales que se procesan a partir del petróleo crudo», afirma Heister.
El futuro del H202
Sin embargo, Cecil Mills nos dice que el gobierno de los Estados Unidos está reprimiendo el combustible más limpio del mundo al incluir el peróxido de hidrógeno en una «lista de terroristas». En la lista del Departamento de Seguridad Nacional de 344 sustancias químicas que utilizan los terroristas para fabricar bombas, el peróxido de hidrógeno (que se utiliza en las fábricas de papel para blanquear el papel) se puede utilizar en la producción de explosivos líquidos. La ley federal exige que se notifique a la Agencia de Ciberseguridad y Seguridad de la Infraestructura (CISA) una mezcla química con una concentración de peróxido de hidrógeno del 35 por ciento o más de 400 libras o más. «La seguridad es nuestra mayor consideración para la aceptación de los consumidores», afirma Cecil. «Es poco probable que el consumidor promedio necesite 400 libras de combustible. Abogamos por un sistema seguro, práctico y resistente a manipulaciones que cumpla con los «estándares de cumplimiento». El H2O2 no es algo con lo que perder el tiempo, al igual que la gasolina o cualquier otro combustible».
Según un estudio detallado de la Biblioteca Nacional de Medicina, el H2O2 se considera un portador de energía benigno para el medio ambiente y se puede utilizar para producir pilas de combustible para vehículos eléctricos. A medida que nos acerquemos cada vez más al uso de combustibles alternativos y vehículos eléctricos para alinearnos con el Acuerdo de París y reducir considerablemente el uso de combustibles fósiles, es posible que el mundo recurra al H2O2, ya que es eficiente, renovable, limpio y no produce emisiones. Sin duda, ese será el caso si Cecil Mills se sale con la suya. Terminó nuestra entrevista diciendo: «¿No debería el H2O2 ser el real ¿combustible superior?»
