Energía Del Hidrogeno Como Combustible En Nuevas Tecnologías

Introducción

Este trabajo está realizado para dar a conocer acerca de las nuevas tecnología de energía renovables como es el caso de la energía a partir del hidrogeno, los principales temas a tratar son la evolución que ha tenido a partir de sus investigaciones, que ventajas y desventajas presenta según sus usos e implementación a la que se le denomine, también tomara en cuenta cuales son os posibles retos a los que tienen que enfrentarse para su elaboración ya sean tanto de infraestructura o de política de seguridad o social.

El objetivo de esta investigación se basa conocer las tecnologías que se generan a través del hidrogeno como energía y combustibles alternativos .

Desarrollo

Principalmente esta tecnología se basa en el hidrogeno el por sus características es un elemento muy simple y se puede encontrar de manera muy abundante en todo el universo ya que la materia está constituida por un 90% de este elemento, pero la mayoría de este elemento no se puede encontrar de manera pura ya que se encuentra combinada con otros elementos dentro de su componentes o composición química, como puede ser el caso del agua (H2O) y otros elementos.

El hidrogeno es un elemento que en el medio ambiento no es toxico y se puede inhalar o respirar sin ningún peligro ya que es demasiado liviano, 14 veces mas que aire lo hace que se transporte de manera rápida a la atmosfera desde la superficie terrestre. Este elemento en sí; no produce por si mismo energía se necesita de otras fuente para impulsarlo.

Según las investigaciones a que se han avanzado o ya postulas el hidrogeno es considerado como el combustible del futuro remplazando al carbón y al petróleo.

El hidrógeno fue descubierto por el científico británico Henry Cavendish, en 1776, quién informó de un experimento en el que había obtenido agua a partir de la combinación de oxígeno e hidrógeno, con la ayuda de una chispa eléctrica. Como esto elementos, no eran conocidos, los denominó “aire sustentador de la vida” y “aire inflamable” respectivamente. El químico francés Antoine Lauren Lavoisier consiguió repetir con éxito el experimento en 1785 y dio el nombre de oxígeno al “aire sustentador de la vida” y el de hidrógeno al “aire inflamable”.

El hidrógeno es el elemento más ligero, más básico y más ubicuo del universo. Cuando se utiliza como fuente de energía, se convierte en el combustible eterno. Nunca se termina y, como no contiene un solo átomo de carbono, no emite dióxido de carbono. El hidrógeno se encuentra repartido por todo el planeta: en el agua, en los combustibles fósiles y en los seres vivos. Sin embargo, raramente aparece en estado libre en la naturaleza, sino que tiene que ser extraído de fuentes naturales. (frers, 2011)

la fuente más común para extraer el hidrogeno es por medio del agua ya que su componentes químicos son (H2O) el cual se compone de dos partículas de hidrogeno y una de oxigeno lo cual por medio de una descomposición química se pueden separar amabas partículas, este proceso de descomposición química se le denomina (electrolisis) en el cual se inyecta una cantidad de corriente eléctrica en el agua para separar ambas sustancias esta corriente eléctrica proviene de un fuente eléctrica ya sean renovables (como energía solar, eólica, biomasa, fotovoltaica, mareomotriz, etc. ) de este proceso se separan ambas partículas para almacenar el hidrogeno ya que este se puede almacenar de manera liquida o gaseosa por (frers, 2011)

Como afirma el autor Cristian frers (2011) “El hidrógeno obtenido puede ser comprimido y almacenado en celdas por varios meses hasta que se lo necesite. El hidrógeno representa energía almacenada, se puede quemar como cualquier combustible para producir calor, impulsar un motor, o producir electricidad a una turbina.”

Electrolisis del agua (H2O)

En la electrólisis del agua, la electricidad se utiliza para descomponer el agua en sus componentes elementales: hidrógeno y oxígeno. La electrólisis del agua es considerada a menudo el método preferido para producir hidrógeno, ya que se trata del único proceso que no necesita basarse en los combustibles fósiles. Utilizando este método, además, obtendremos un producto final de alta pureza, y resulta factible tanto a escalas pequeñas como en grandes.

El dispositivo que se utiliza para llevar a cabo la electrólisis del agua es una cuba electrolítica, que consta de una serie de células, cada una con un electrodo positivo y otro negativo. Los electrodos se sumergen en un electrolito (agua eléctricamente conductora, agregando los iones del hidrógeno, generalmente bajo la forma de hidróxido alcalino de potasio, KOH) para facilitar la migración de los iones.

El ánodo (electrodo positivo) es generalmente de níquel y cobre y está recubierto con óxidos de metales como manganeso, tungsteno y rutenio.

El cátodo (electrodo negativo) es generalmente de níquel, revestido con pequeñas cantidades de platino como catalizador. Sin el catalizador, el hidrógeno activo se acumularía en el electrodo y bloquearía el flujo.

El separador de gas o diafragma se utiliza para evitar que se mezclen el hidrógeno y el oxígeno, aunque permite el paso libre de iones. Está fabricado generalmente de un material basado en el asbesto y tiende a romperse cuando se somete a una temperatura a partir de 80ºC. (ramos, hidrogeno aplicacion de motores de combstion interna, 2009, pág. 67)

Ventajas y desventajas de la energía a partir del hidrogeno

Ventajas

• No es toxico ni contaminante
• Se puede encontrar de manera abundante el universo
• Su obtención se puede hacer mediante energías renovables
• Contiene una eficiencia energética muy alta
• Se puede almacenar
• Es muy silencioso convertido tanto energía como en combustible
• Larga duración de uso y generador de buena potencia

Desventaja

• En la actualidad no se cuentan con técnicas de almacenamiento
• Su precio es muy elevado cuando esta en estado puro ya que su obtención es demasiado costosa
• Su producción necesita de otras energías
• No puede competir con las energías convencionales ya que tiene un precio demasiado alto
• No existe ninguna manera de que sea viable ante los combustibles fosiles

Posibles usos de la energía a partir del hidrogeno

En el mundo automotriz se ha tomado conciencia acerca de la contaminación con los gases que emiten loa vehículos tradicionalmente; con lo que ha llevado a los fabricantes a buscar métodos que permitan impulsar vehículos a partir de energías renovables o métodos menos contaminantes es allí donde llega a jugar un papel muy importante el método de energía con hidrogeno ya es un gas que podría llegar a remplazar a la gasolina ya que este se emplean en motores de combustión.

Motores de hidrogeno

Historia sobre los motores de hidrogeno

En 1860 y 1870, Nikolaus August Otto (el inventor del ciclo Otto), utilizó, según se informa, un productor sintético de gas para el combustible, que probablemente contenía hidrógeno en un 50%. Otto experimentó también con gasolina, pero considerando que era peligroso trabajar con ese combustible, decidió volver a usar los combustibles gaseosos. El desarrollo del carburador, no obstante, inició una nueva era en la cual la gasolina pudo usarse de manera práctica y segura, con lo que desplomó el interés por los demás combustibles.

Varios años más tarde, cuando se comenzaron a construir los dirigibles, que eran básicamente globos de hidrógeno, el ingeniero alemán Rudolph Erren trabajó en un motor para estos aparatos cuyo combustible era el hidrógeno. Llegó a resolver los problemas de autoencendido en el carburador mediante la inyección directa y, de no ser por ciertos acontecimientos (entiéndase el desgraciado accidente del Hindenburg) y por el descubrimiento de grandes y accesibles yacimientos de petróleo, podría haber sido posible la construcción de dirigibles a hidrógeno.

Desde entonces, el hidrógeno se ha utilizado extensivamente en el programa espacial, puesto que dispone de la mejor relación energía/peso de cualquier combustible. Esto, junto a la carrera espacial entre la antigua U.R.R.S. y los Estados Unidos se produjo un gran avance en el manejo del hidrógeno. El hidrógeno en estado líquido es el combustible elegido para los motores espaciales, además de propulsar a varios vehículos en diversas misiones espaciales, incluyendo las misiones Apollo en la Luna, Skylab, las misiones Viking en Marte y la misión Voyager a Saturno.

Desde entonces, el hidrógeno se ha utilizado extensivamente en el programa espacial, puesto que dispone de la mejor relación energía/peso de cualquier combustible. Esto, junto a la carrera espacial entre la antigua U.R.R.S. y los Estados Unidos se produjo un gran avance en el manejo del hidrógeno. El hidrógeno en estado líquido es el combustible elegido para los motores espaciales, además de propulsar a varios vehículos en diversas misiones espaciales, incluyendo las misiones Apollo en la Luna, Skylab, las misiones Viking en Marte y la misión Voyager a Saturno. (ramos, hidrogeno aplicacion de motores de combustion interna. UPC, 2009, pág. 108)

Problemas asociados con la combustión.

El hidrógeno como combustible presenta varias particularidades que lo diferencian considerablemente de otros combustibles.

El primer problema que surge al emplear hidrógeno en un motor de combustión interna, especialmente en motores alternativos, es la disminución de la potencia. Por un lado, el contenido energético por unidad de volumen del hidrógeno es inferior al de otros combustibles; y por otro lado, su baja densidad reduce el espacio disponible en el cilindro o en la cámara de combustión para la entrada de aire. Con lo cual, el empleo de hidrógeno en un motor puede reducir su potencia hasta un 15%. Para evitar este problema, una solución es inyectar el hidrógeno comprimido o líquido.

Seguridad y aceptación social

La seguridad en la implantación del hidrógeno como combustible es un tema que preocupa, sobre todo en su aplicación a vehículos. El hidrógeno es un gas incoloro e inodoro, difícilmente detectable por los sentidos humanos. Además, su amplio rango de inflamabilidad y su baja energía de ignición, favorecen la aparición de incendios. Los actuales sistemas de transporte y almacenamiento de hidrógeno ya disponen de estrictos medios de seguridad para controlar estos aspectos, sin embargo, aún existe cierto rechazo social hacia el hidrógeno. Para poder consolidar el hidrógeno como combustible es necesario favorecer la aceptación social del mismo, informando del estricto control de seguridad que existe, y educando en las importantes ventajas medioambientales de su uso. (dufour, 2013)

Bibliografía

• dufour, j. (23 de 05 de 2013). madrimasd. Obtenido de madrimasd: https://www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas/2013/05/23/132064
• Frers, C. (26 de 10 de 2011). interempresas. Obtenido de interempresas: http://www.interempresas.net/Energia/Articulos/57200-El-hidrogeno-el-combustible-del-futuro.html
• ramos, m. f. (2009). hidrogeno aplicacion de motores de combstion interna, pag 67. Obtenido de hidrogeno aplicacion de motores de combstion interna, pag 67: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6533/Hidr%C3%B3geno-Aplicaci%C3%B3n%20en%20motores%20de%20combusti%C3%B3n%20interna%20-%20Marc%20F%C3%A0brega.pdf?sequence=1&isAllowed=y
• ramos, m. f. (2009). hidrogeno aplicacion de motores de combustion interna. UPC, pag.108. Obtenido de hidrogeno aplicacion de motores de combustion interna. UPC, pag.108: https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6533/Hidr%C3%B3geno-Aplicaci%C3%B3n%20en%20motores%20de%20combusti%C3%B3n%20interna%20-%20Marc%20F%C3%A0brega.pdf?sequence=1&isAllowed=y