Reacción química de la producción de hidrógeno

UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA DE MÉXICO

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CARRERA:

INGENIERÍA EN ENERGÍAS RENOVABLES.

ASIGNATURA:

SEMINARIO DE HIDRÓGENO Y BIOENERGÍA

(ER-ESHB-2001-B1-001)

UNIDAD 1

ACTIVIDAD 1:

REACCIÓN QUÍMICA DE LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO

ALUMNO:

SERGIO EDUARDO RODRIGUEZ LUNA

MATRICULA:

ES172010526

DOCENTE:

Ing. Claudia Elena Martínez Pérez

22 DE ENERO 2020

CIUDAD DE MÉXICO.

ÍNDICE

ÍNDICE        2

Metodologías de producción.        3

Introducción        3

Hidrogeno, propiedades        4

Procesos industriales        5

La electrólisis:        5

Reformado de hidrocarburos y metano:        6

Gasificación:        8

Ciclos termoquímicos:        8

Producción Biológica:        9

Procesos fotoquímicos:        9

Conclusión        10

Bibliografía        10

Metodologías de producción.

Introducción

Del mismo modo que la electricidad, el hidrógeno (H2) es un portador excelente de energía, se puede producir a partir de diferentes y abundantes precursores, como gas natural, carbón, agua y energías renovables. La utilización del hidrógeno en las celdas de combustible, particularmente en el sector del transporte, permitirá en el futuro diversificar el suministro energético, aprovechar los recursos domésticos y reducir la dependencia del petróleo.

El hidrógeno (H2) es una de las fuentes de energía alternativa de suma importancia la actual y creciente demanda de energía y quizá, la mejor solución a la necesidad de un combustible limpio, eficiente y respetuoso del medio ambiente. Si bien las reservas probadas de hidrocarburos en México durarán solo algunas décadas más, el hidrógeno, por el contrario, es el elemento más abundante en el universo y el tercero en la superficie de la tierra.

Se considera al hidrógeno (H2) como una fuente de energía muy viable debido a que su combustión no resulta contaminante. Cuando se mezcla con el oxígeno del aire, libera la energía química almacenada en el enlace H-H, produciendo únicamente vapor de agua como producto de la combustión. Es capaz de almacenarse como gas a presión y como líquido o trasportarse a través de ductos de gas, así que con el tiempo podría reemplazar al gas natural.

Gracias a que durante la combustión del hidrogeno no se producen gases de efecto invernadero, tiene gran potencial para minimizar las emisiones de CO2 que se generan durante la combustión de otras fuentes de energía de origen fósil. No se encuentra en estado libre en la Tierra, por lo que no se considera una energía primaria. Aún así, puede obtenerse a partir de distintos precursores a través de diferentes procesos químicos o bioquímicos.

Es considerado como un combustible ideal, por lo ya mencionado de que no emite gases de efecto invernadero cuando se quema. Este punto es aún mayor cuando se utiliza en las celdas de combustible. Estos equipos convierten la energía química almacenada en el enlace H-H en energía eléctrica mediante un proceso que no está sometido al ciclo de Carnot (proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas). Por tal, la eficiencia energética es de hasta tres veces superior a la de un motor térmico. Basados en lo anterior, no hay duda de la importancia del papel que debe desempeñar el hidrógeno en los modelos energéticos de los países desarrollados a medio y largo plazo. La producción de hidrógeno en grandes cantidades no solo nos libera de la dependencia del petróleo, sino que también reduce la contaminación ambiental cuando se integren las celdas de combustible en aplicaciones de motores como en aplicaciones estacionarias.

Hidrogeno, propiedades

Elemento de la tabla periódica más simple (un protón y un electrón) y más abundante del universo. Lo encontramos más comúnmente en forma de gas hidrógeno (H2) en las estrellas y en los planetas gaseosos, y además aparece unido a otros elementos formando una gran variedad de compuestos químicos, como el agua (H2O) y la mayoría de los compuestos orgánicos.

Es un gas incoloro, inodoro e insípido a temperatura ambiente. Conocido también como el elemento más ligero que existe, siendo aproximadamente 14 veces menos pesado que el aire. Su molécula consiste en dos átomos de hidrógeno (H2) unidos por un enlace covalente.

Tiene la capacidad química de combinarse con la mayoría de los elementos bajo las condiciones adecuadas. Posee gran afinidad con el oxígeno, con el cual se combina en frío muy lentamente, sin embargo, si hay una llama o cualquier chispa eléctrica lo hace casi instantáneamente con una explosión. Por tal motivo, las mezclas de hidrógeno y aire se deben manejar con demasiada cautela.

Una de sus propiedades más importantes es el poder reductor. En altas temperatura el hidrógeno reacciona con algunos óxidos reduciéndolos. Esta capacidad de reducción, basada en la tendencia de este gas a oxidarse en el estado de oxidación +1, tiene además aplicación en muchos procesos químicos.

• Lugar en la tabla periódica = 1
• Peso atómico = 1,00794
• Símbolo = H
• Fusión = 259,3°C
• Ebullición = 252,87°C
• Volumen atómico 14,24

Entre sus propiedades químicas destaca:

• Posee una gran rapidez de transición cuando las moléculas se encuentran en fase gaseosa
• Facilidad de Fusión, así como de difusión
• Optima conductividad calórica

Entre sus propiedades físicas:

• Completa su nivel de valencia con un electrón capturada, para así poder producir el anión H-.
• Se combina con los metales alcalinos y alcalinotérreos (menos con el berilio y magnesio), a través de enlaces iónicos
• Forma enlaces tipo covalentes, con los no metales.
• Forma enlaces metálicos con los elementos de transición.
• El hidrógeno, H+, siempre se encuentra asociado a otro elemento, menos en el estado gaseoso.
• Posee una estructura cristalina hexagonal.
• Reacciona con la gran mayoría de los elementos de la tabla periódica.

Procesos industriales

A pesar de que el H2 puede obtenerse por el proceso de reformado del gas natural, nafta, combustible pesado o carbón, la relación atómica H/C (hidrógeno/carbono) más elevada de la molécula CH4 con respecto a otros combustibles indica que el gas natural, cuyo componente mayoritario es el CH4, sea el precursor más idóneo para producir hidrógeno.

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