Pilas De Hidrogeno
yosylore13 de Febrero de 2013
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La energía del futuro:
la pila de hidrógeno
Índice
Introduccion.......................................................................................1
Justificacion.......................................................................................3
Objetivos............................................................................................5
Capitulo I: Antecedentes....................................................................7
Capitulo II: El hidrogeno...................................................................11
1.Obtencion......................................................................................11
2.Almacenamiento y transporte.......................................................13
Capitulo III: Aplicaciones energeticas..............................................15
Capitulo IV: Diseno experimental.....................................................19
1.Introduccion...................................................................................19
2.Experimentos iniciales..................................................................20
3.Prototipos......................................................................................22
4.Construccion de la pila de hidrogeno............................................27
5.Prueba de la pila...........................................................................32
6.Conclusiones del diseno...............................................................34
Conclusiones...................................................................................35
Agradecimientos..............................................................................37
Fuentes............................................................................................38
Introduccion
Este proyecto, ha sido llevado a cabo por Carlos Garcia Saura y Daniel Fernandez Louro, alumnos
de 1ode Bachillerato, para la asignatura de Ciencias para el mundo contemporaneo.
Nuestra profesora Ma Carmen San Jose nos encargo realizar un proyecto de investigacion sobre un
tema cientifico de la actualidad.
Despues de hacer una gran busqueda, nos decidimos por una investigacion sobre las pilas de
hidrogeno. Nosotros sabiamos que es lo que hacen las pilas de hidrogeno, pero desconociamos
como funcionan internamente. Esto fue lo que mas nos motivo a elegir el tema.
Ademas, pensamos que el hecho de investigar un nuevo recurso energetico en la situacion
energetica actual es algo que realmente es necesario.
La metodologia que hemos seguido ha sido:
● Recopilación de la información: A traves de medios tales como internet. De esta forma
averiguamos que las pilas normales (no las de hidrogeno) funcionan a partir de reacciones
quimicas bastante complicadas, y que producen residuos que son muy dificiles de eliminar.
Esto ayudo al hecho de seguir investigando las pilas de hidrogeno dado que funcionan
gracias a reacciones quimicas bastante simples, y los residuos que produce no son peligrosos
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(agua). Tambien comprobamos que los materiales son de facil adquisicion y bajo precio.
● Estudio de la información: Asi comprendimos el funcionamiento basico de estas pilas y las
reacciones quimicas que son necesarias para generar electricidad. Entonces buscamos
reacciones quimicas que produjesen hidrogeno, que es el combustible necesario para este
tipo de pilas.
● Experimentación: En un principio utilizamos la electrolisis para obtener hidrogeno, pero
investigando pudimos comprobar que que otro tipo de reacciones quimicas producian mayor
cantidad de hidrogeno en menos tiempo. Esto nos ayudo bastante en el diseno experimental,
dado que al producirse gran cantidad de hidrogeno mas rapidamente no teniamos que
emplear tanto tiempo en producir el hidrogeno y pudimos dedicarlo plenamente al diseno y
prueba de nuestros prototipos de pila.
● Diseño experimental: En base a los datos obtenidos en la recopilacion de informacion y en
la experimentacion, disenamos y construimos un prototipo de pila de hidrogeno.
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Justificacion
La finalidad principal de este proyecto es estudiar el funcionamiento y las aplicaciones de las pilas
de hidrogeno, para ello recopilaremos informacion y la aplicaremos desarrollando un prototipo.
Consideramos que esta investigacion es necesaria, dado el panorama actual de los recursos
energeticos en el que el fin del petroleo se acerca rapidamente, ademas este tipo de energias no
danan el medio ambiente y son mas economicas.
Estos son los principales motivos para el desarrollo e investigacion de este tipo de tecnologia:
1. La miniaturizacion de las baterias una vez acabada la investigacion sera algo relativamente
facil, considerando el tipo de pila de la que hablamos.
2. Este tipo de energia se podra “fabricar” en grandes cantidades. Por ejemplo, se podrian
instalar grandes “huertos solares” en los desiertos, y mediante la electricidad obtenida,
obtener el hidrogeno del agua del mar, mediante electrolisis.
3. Es renovable (se puede obtener mediante el sol) por lo tanto no hay peligro de que se agote o
se gaste mas rapido de lo que se genera.
4. No emite ningun tipo de residuo que pueda danar el medio ambiente por lo tanto se puede
usar sin peligro, a diferencia de la pilas actuales, que producen residuos muy contaminantes,
como el mercurio.
5. Las pilas de hidrogeno son faciles de fabricar, tanto en mano de obra como en materiales.
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Por lo tanto se podran producir industrialmente de forma facil y relativamente barata, lo que
mejorara el mercado y las hara mas asequibles para otras personas o entidades.
Por estos motivos seria provechoso llevar acabo la creacion de pilas de hidrogeno que a la vez que
portatiles sean seguras y proporcionen bastante energia.
Nuestro trabajo consta de varios capitulos:
I. En el primero de ellos, “Antecedentes” investigamos quienes fueron los cientificos que, bien
por casualidad o bien por causalidad, inventaron las primeras celulas de Hidrogeno.
Tambien hemos investigado sobre donde han sido ya empleadas las pilas de Hidrogeno.
II. En el segundo capitulo, “El Hidrogeno” estudiamos las propiedades fundamentales de este
elemento, y cuales son los mejores metodos para obtenerlo, ya sea para su uso en el
laboratorio o industrialmente. Ademas explicamos los metodos de almacenamiento del
hidrogeno.
III. En el tercer capitulo, hemos resumido y simplificado toda la teoria y reacciones quimicas
que hacen que las pilas de hidrogeno funcionen.
IV. Finalmente, en el cuarto capitulo realizamos nuestro diseno experimental; una pila de
hidrogeno funcional basada en nuestros experimentos en el laboratorio.
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Objetivos
● Comprender el funcionamiento de las pilas de hidrogeno, no
solo por el proyecto si no tambien por el interes cientifico
que nos motivo a investigar sobre el tema.
● Basandonos en estas investigaciones, disenar y construir una
pila de hidrogeno.
● Gracias al experimento, averiguar los fallos o posibles
mejoras en el primer diseno.
● Crear otra pila que solvente los inconvenientes e incorpore
estas mejoras.
● Comprobar que las nuevas mejoras mejoran la eficiencia de
la pila de hidrogeno.
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Capitulo I: Antecedentes
El principio quimico que utilizan las pilas o celulas de hidrogeno fue descubierto por el cientifico
Christian Friedrich Schobein en Suiza en 1838. Mas tarde, en 1843 Sir William Grove desarrollo la
primera pila de hidrogeno con materiales similares a los utilizados actualmente en las pilas de acido fosforico.
Pila de combustible de William Grove
No obstante, no fue hasta 1959 cuando Francis Thomas Bacon fabrico la primera pila de hidrogeno
con un alto rendimiento de 5 kilovatios.
La NASA utilizo las patentes de Francis Bacon en su programa aeroespacial, para poder disponer de
agua y electricidad en el espacio, a partir del hidrogeno y del oxigeno disponibles en los depositos
de la nave. Las primeras misiones que utilizaron este tipo de pilas de hidrogeno fueron las del
programa Apollo.
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Fue entonces cuando General Electric desarrollo las primeras pilas con membrana de intercambio de protones (pila PEM), mucho mas ligeras y duraderas que el modelo de Francis Bacon. Este tipo de pila se utilizo por primera vez en la mision Gemini V.
Se utilizaban materiales muy caros, y las primeras celulas necesitaban temperaturas de funcionamiento muy elevadas, sin embargo, debido a las grandes cantidades de combustible disponible (hidrogeno y oxigeno en el agua) no ceso la investigacion en las celulas de hidrogeno.
Debido a su elevado coste, el uso de pilas de hidrogeno se vio limitado
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