Hidrogeno Como Combustible Alternativo

Índice

Introducción………………………………………………………………………………3

1. Hidrógeno, combustible del futuro: ¿por qué, cómo y dónde? ………………….4

1.1 Respondiendo al por qué…………………………………..........................4

1.2 Respondiendo al como………………………………………………..…….5

1.3 Respondiendo al dónde (ventajas y obstáculos técnicos que el almacenamiento representa)……………………………………………………5

1.3.1 Almacenamiento de hidrógeno desde la fase gaseosa………………..5

1.3.2 Gas comprimido……………………………………………………………7

1.3.3 Hidrógeno líquido………………………………………………………….7

1.3.4 Hidruro metálico……………………………………………………………8

1.4 Usos potenciales del hidrógeno……………………………………………8

2. Obstáculos que aun debe superar el hidrogeno para considerarse como combustible habitual en los motores………………………………………………….…9

2.1 Obstáculos principales en el uso general (tecnología, contaminación)...9

2.2 Problemas asociados con la combustión…………………………………..9

2.3 Producción masiva…………………………………………………………..10

3. Beneficios y datos que autentifican su viabilidad………………………………….10

Conclusiones……………………………………………………………………………..12

Bibliografía (electrónica)………………………………………………………………...13

Citas textuales……………………………………………………………………………14

Introducción

Hoy en día es común escuchar sobre la escasez que habrá del petróleo, por ahora no se sabe cuándo pero es un hecho, esta es de las razones más importantes por las que empezaron a buscar energías alternativas, en este caso el hidrogeno es de las más importantes debido a que es totalmente renovable y abundante, además de que cuenta con un mejor rendimiento que la gasolina. Entonces ¿Por qué no remplazamos la gasolina por hidrogeno?

Este combustible tiene muchas ventajas pero para todo lo nuevo es necesario adaptarse y realizar cambios. En este ensayo hablare de manera subjetiva sobre las características fundamentales del hidrogeno para sustentar mi opinión y mi postura a favor, además presentare soluciones sencillas sin abarcar temas que no tengan una relación directa. Me baso en 3 cuestionamientos: ¿Por qué es el combustible que debe remplazar a la gasolina? ¿Cómo se llega a el? Con un poco más de énfasis en la pregunta: ¿dónde se almacena?

A continuación resolveré esos cuestionamientos de la manera más sencilla posible tomando algunos procesos y tecnicismos de la industria.

1. Hidrógeno, combustible del futuro: ¿por qué, cómo y dónde?

1.1 Respondiendo al por qué.

Antes que aportar conclusiones y puntos de vista debo aclarar que el hidrógeno no es una fuente de energía primaria, sino sólo un portador de energía como un combustible común por ejemplo, nafta, kerosén, carbón, leña, etc. Estos materiales y sustancias portan energía química acumulada, que es liberada durante la combustión

“Estos procesos consisten en reacciones donde los elementos contenidos en el combustible (principalmente carbono e hidrogeno) por la presencia de oxígeno en el aire, pasan a un estado oxidado, liberando la energía asociada a la reacción química de oxidación.” (Visintin, 2012, p.1) .

Comparando brevemente al hidrógeno como contaminante con otros combustibles comunes, la diferencia es que el hidrógeno sólo deja como subproducto de su combustión vapor de agua, mientras que los otros además producen dióxido y monóxido de carbono, lo cual lo hace ser un combustible limpio.

Otro punto importante es que es posible obtenerlo a partir del agua mediante un proceso llamado electrólisis utilizando la electricidad generada por una fuente primaria de energía (p. ej. eólica, solar, nuclear, etc.), y una vez realizada la combustión genera la misma cantidad de agua inicial creando un ciclo. Con esto se da a entender que tenemos un producto totalmente renovable.

En esta tabla podemos encontrar al hidrogeno como el gas con mas energía con relación del peso. De manera contraria siendo el hidrogeno un gas su relación energía/volumen es la mínima, lo que quiere decir que un gran volumen de hidrogeno no contendrá una gran capacidad energética. De este planteamiento se genera un par de obstáculos que se presentaran más adelante con su solución.

El hidrogeno será el combustible de el futuro porque los combustibles actualmente no son renovables, además de que se tienen pronósticos de su pronta escasez, sin mencionar de los efectos que han dañado seriamente el ecosistema y a sus habitantes ya que al quemar combustible común (petróleo) estamos generando CO y CO2 y estos componentes son dañinos para la capa de ozono.

1.2 Respondiendo al como.

Tenemos que observar el desarrollo que tenemos ahora. Hay muchas industrias que utilizan el hidrogeno, pero estas no obtienen la energía a partir del agua, la obtienen de los hidrocarburos de donde resulta mas económico.

Cuando aumente el precio de la gasolina (escasez de esta) la producción de hidrogeno para combustible aumentara y aumentara inversiones para desarrollo del método de electrolíticos.

1.3. Respondiendo al dónde.

1.3.1 Almacenamiento de hidrógeno desde la fase gaseosa.

Uno de los principales retos es encontrar un almacenamiento adecuado para el hidrogeno como combustible, ya que es pensado principalmente para su uso en combustibles y es necesario optimizar su técnica de almacenamiento para poder transportarlo sin ningún peligro.

Como habíamos mencionado el hidrogeno tiene mas energía en relación con su peso que los demás combustibles.

Pero almacenarlo debemos saber el volumen del hidrogeno, he ahí el problema pues un kilogramo de hidrogeno ocupa 11, 135 metros cúbicos lo cual decimos que en relación a su volumen el hidrogeno almacena menor energía que otros portadores (gas natural o nafta). Como por ejemplo uno de los principales componentes del gas natural es el metano el cual 1kg ocupa 1,40m. (Véase Tabla 1)

El volumen que ocupa un combustible es muy importante pues esto interviene para optimizar su transportación y de esta manera hacerlo mas rentable y no modificar diseños en motores para un mayor almacenamiento.

1.3.2. Gas comprimido

Para que el tanque de hidrogeno en un vehículo sea viable sus presiones debe de ser de amenos 800 atmosferas, se han desarrollados cilindros compuestos de hasta 800 par de modo que la densidad volumétrica sea de 36 kg/m3

“El hecho que la presión de salida disminuya paulatinamente desde el valor máximo a cero a medida que se vacía el contenedor, hace necesario el uso de un regulador de presión.” (Visitin, 2012, p.4).

Al riesgo de portar y transportar el hidrogeno con altas presiones se le suma como desventaja la necesidad de una gran energía para comprimir el gas. Hoy en día se desarrollan nuevas tecnologías para optimizar este proceso.

1.3.3 Hidrogeno líquido

El estado liquido permite en el hidrogeno aumentar su masa en relación con el volumen del contenedor.

“Debido a la baja temperatura crítica del hidrógeno (-241°C), sólo puede almacenarse en forma líquida en sistemas abiertos para evitar una fuerte sobrepresión.”(Visitin, 2012, p.5) . Aun en esta temperatura existe evaporación dentro del tanque (almacén) ya que existe una transferencia de calor por el material metálico de sus paredes, el material, el diseño (forma, tamaño, etc.) influyen en la rapidez en el que el hidrogeno se evapora, es decir, entre mayor es el volumen del almacén la evaporación del hidrogeno será menor.

Existen almacenes térmicos con pared doble que reducen la evaporación por día a solo .4%, y otros con mucho mayor volumen que reducen su evaporación a .06% por día. Esto en grandes cantidades puede ahorrar una considerable cantidad de hidrogeno.

La energía necesaria para su licuefacción y perdida constante de hidrogeno en la evaporación en tanques pequeños hacen que el hidrogeno en esta liquido por ahora sea viable en aplicaciones aéreas y espaciales, ya que dentro de estas el combustible es consumido en poco tiempo y no afecta considerablemente la evaporación.

1.3.4 Hidruro metálico

Las propiedades como absorción y des absorción que algunos hidruros metálicos tienen con muy importantes para el almacén del hidrogeno. En el proceso es necesario bajar la temperatura para la absorción de hidrogeno, y someterlo a suficiente presión para que la aleación se hidrure. Posteriormente para invertir este procedimiento se calienta para aumentar la presión con la que sale el gas. Para que esto sea posible los almacenamientos deben tener un dispositivo que baje y aumente la temperatura.

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