Paneles De Produccion De Hidrogeno

Producción de hidrogeno

La producción de hidrógeno se realiza mediante diversos métodos que requieren la separación del hidrógeno de otros elementos químicos como el carbono (en los combustibles fósiles) y el oxígeno (del agua).

El hidrógeno se extrae tradicionalmente de los combustibles fósiles (habitualmente hidrocarburos) compuestos de carbono e hidrógeno por medio de procesos químicos. hidrógeno también puede ser obtenido del agua por medio de producción biológica en un birreactor de algas, o usando electricidad (por electrólisis-electrolisis del agua)- químicos (porreducción química) o calor (por termólisis); estos métodos están menos desarrollados en comparación con la generación de hidrógeno a partir de hidrocarburos pero su crecimiento aumenta ya que, por sus bajas emisiones en dióxido de carbono permiten reducir la contaminación y el efecto invernadero. El descubrimiento y desarrollo de métodos más baratos de producción masiva de hidrógeno acelerara el establecimiento de la denominada economía de hidrógeno.1

De hidrocarburos

El hidrógeno puede ser generado del gas natural con aproximadamente 80% de eficiencia, o de otros hidrocarburos con una eficiencia variable. El método de conversión basado en hidrocarburos libera dióxido de carbono (CO2). Puesto que la producción se concentra en una sola planta, es posible separar el CO2 y encargarse del mismo, por ejemplo inyectándolo en una reserva de petróleo o gas (ver captura y almacenamiento de carbono), aunque esto no se hace en la mayoría de los casos. Un proyecto de inyección de dióxido de carbono ha sido iniciado por la compañía StatoilHydro de Noruega en el Mar del Norte, en el Campo de Gas Sleipner. Sin embargo, aun si el dióxido de carbono no es capturado, la producción total de hidrógeno a partir de gas natural y su uso en un vehículo de hidrógeno, solo emite la mitad del dióxido de carbono que un automóvil a gasolina generaría.

Reformado con vapor

El hidrógeno producido en masa para fines comerciales, suele obtenerse por Reformado con vapor del gas natural. A altas temperaturas (700–1100 °C), el vapor (H2O) reacciona con el metano(CH4) produciendo syngas (gas natural sintético).

CH4 + H2O → CO + 3 H2 + 191.7 kJ/mol

El calor requerido para el proceso es generalmente proporcionado al quemar una parte del metano.

Monóxido de carbono

Hidrógeno adicional puede obtenerse al agregar más agua por medio de la reacción del vapor de agua con el monóxido de carbono que requiere una menor temperatura (aproximadamente 130 °C):

CO + H2O → CO2 + H2 - 40.4 kJ/mol

Esencialmente, el átomo de oxígeno (O) es separado del vapor de agua adicional para oxidar el CO en CO2. Esta oxidación también provee la energía para continuar con la reacción.

Proceso de Kværner

El Proceso de Kværner o Proceso de Kvaerner de Negro de carbón e hidrógeno (CB&H)2 es un método, desarrollado en los 1980s por una compañía noruega del mismo nombre, para la producción de vapor a partir de hidrocarburos (CnHm), como el metano, gas natural y biogás.

De la energía disponible, aproximadamente el 48% es contenida en Hidrógeno, 40% en carbón activado y 10% en vapor sobrecalentado.3

Carbón

El Carbón puede ser convertido en syngas y metano, vía gasificación del carbón.

Producción de hidrógeno por fermentación

Producción de hidrógeno por fermentación es la conversión de materia orgánica en biohidrógeno manifestada por un diverso grupo de bacterias por medio de enzimas en un proceso de tres pasos similar a la conversión anaeróbica. La fermentación sin presencia de luz, como su nombre lo indica no requiere luz, así que permite una producción constante de hidrógeno a partir de compuestos orgánicos a lo largo de día y noche. La fotofermentación difiere de la anterior porque solo se realiza en presencia de luz. Por ejemplo, al usar Rhodobacter sphaeroides SH2C puede usarse para convertir pequeños ácidos grasos en hidrógeno.4 Electrohidrogénesis es usada en células de combustible microbiano.

A partir de agua

Producción Biológica

El biohidrógeno puede producirse en un biorreactor de algas. A finales de los 1990s se descubrió que si a las algas se les priva de azufre cambiaran de producir oxígeno, la fotosíntesis normal, a la producción de hidrógeno.

Monóxido de carbono

Representación en 3D de una molécula de monóxido de carbono

Nombre (IUPAC) sistemático

Monóxido de carbono

General

Otros nombres Óxido de carbono (II)

Anhídrido carbonoso

Gas carbonoso

Fórmula molecular

CO

Identificadores

Número CAS

630-08-01

Número RTECS

FG3500000

Propiedades físicas

Estado de agregación

Gas

Apariencia Incoloro

Densidad

1.145 kg/m3; 0,001145 g/cm3

Masa molar

28,0 g/mol

Punto de fusión

68 K (-205 °C)

Punto de ebullición

81 K (-192 °C)

Propiedades químicas

Solubilidaden agua

0,0026 g en 100 g de agua

Termoquímica

ΔfH0gas

–110,53 kJ/mol

S0gas, 1 bar

197,66 J•mol-1•K

Peligrosidad

NFPA 704

4

4

0

Temperatura de autoignición

882 K (609 °C)

Riesgos

Ingestión Puede causar vómito y diarrea.

Inhalación Muy peligroso, puede ser fatal.

Piel Inhalación puede causar lesiones cutáneas. Evitar contacto con líquido criogénico.

Ojos Inhalación puede causar problemas a largo plazo en la visión.

Compuestos relacionados

Dióxido de carbono

Trióxido de carbono

Tetróxido de carbono

Valores en el SI y en condiciones estándar

(25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

El monóxido de carbono también denominado óxido de carbono (II), gas carbonoso y anhídrido carbonoso (los dos últimos cada vez más en desuso) cuya fórmula química es CO, es un gas inodoro, incoloro, inflamable y altamente tóxico. Puede causar la muerte cuando se respira en niveles elevados. Se produce por la combustión deficiente de sustancias como gas, gasolina, keroseno, carbón, petróleo, tabaco o madera. Las chimeneas, las calderas, los calentadores de agua o calefactores y los aparatos domésticos que queman combustible, como las estufas u hornallas de la cocina o los calentadores a queroseno, también pueden producirlo si no están funcionando bien. Los vehículos detenidos con el motor encendido también lo despiden. También se puede encontrar en las atmósferas de las estrellas de carbono.

Intoxicación

Si se respira, aunque sea en moderadas cantidades, el monóxido de carbono puede causar la muerte por envenenamiento en pocos minutos porque sustituye al oxígeno en la hemoglobina de la sangre. Tiene una afinidad por el grupo hemo 220 veces mayor que el oxígeno.2

La carboxihemoglobina, producto formado, no puede transportar oxígeno; aún más, la presencia de ese compuesto interfiere en la disociación del oxígeno de la oxihemoglobina restante, dificultando así la transferencia de oxígeno a los tejidos.2

Una vez respirada una cantidad bastante grande de monóxido de carbono (teniendo un 75% de la hemoglobina con monóxido de carbono) la única forma de sobrevivir es respirando oxígeno puro. Cada año un gran número de personas pierde la vida accidentalmente debido al envenenamiento con este gas. Las mujeres embarazadas y sus bebés, los niños pequeños, las personas mayores y las que sufren de anemia, problemas del corazón o respiratorios pueden ser mucho más sensibles al monóxido de carbono.

Efectos del CO

Concentración en el aire efecto

55 mg/m3 (50 ppm) TLV-TWA*

0,01 % Exposición de varias horas sin efecto

0,04 - 0,05 % Exposición una hora sin efectos

0,06 - 0,07 % Efectos apreciables a la hora

0,12 - 0,15 % Efectos peligrosos a la hora

165 mg/m3 (1500 ppm) IPVS

0,4 % Mortal a la hora

*TLV-TWA es la concentración correspondiente a un día normal de 8 horas o una semana de 40 horas en la que los trabajadores pueden estar expuestos sin mostrar efectos adversos.

Se calcula que los adultos normales no fumadores tienen niveles de carboxihemoglobina menores de la saturación de 1%, es decir, el 1% de la hemoglobina esta unida a monoxido de carbono. Esta cifra se ha atribuido a la formación endógena de CO. Los fumadores pueden tener una saturación de 5 a 10%, de acuerdo a la intensidad de su tabaquismo. Una persona que respira aire con 0.1% de CO (1000 ppm) tiene un nivel de carboxihemoglobina de 50%.2

El tratamiento consiste en alejar a la persona de la fuente de exposición, y emprender medidas para conservar su respiración. El oxígeno funciona como antagonista específico de CO y por esa razón se administra como tratamiento. La vida media del CO en sangre es de 320 minutos, con oxígeno puro se reduce a 80 minutos y con oxígeno hiperbárico (2 o 3 atmósferas) puede disminuir a 20 minutos.2

Historia

El monóxido de carbono fue descubierto por el químico francés de Lassone en 1776 mientras calentaba óxido de zinc con coque. Erróneamente creyó que se trataba de hidrógeno porque generaba una llama de color azul. Más tarde en 1800, el químico inglés William Cruikshank comprobó que dicho compuesto contenía carbono y oxígeno.

Las propiedades tóxicas del CO fueron investigadas en

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