Métodos y costos de producción de hidrógeno

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Seminario de hidrógeno y bioenergía

Licenciatura Ing. Energías renovables

Unidad       1

Actividad      3 Métodos y costos de producción de hidrógeno

Docente         Ing.  EDGAR DANIEL DE LA ROSA LAGUNAS 

Alumno          Mario Alberto Iñiguez Abarca

Fecha            20     Julio   2020

Métodos y costos de producción de hidrógeno

Introducción:

El hidrógeno ha sido cumplidamente aceptado como un componente generador de energía limpia, positiva y sustentable. El hidrógeno tiene el potencial de suministrar energía a los sectores del transporte, industria, construcción, navegación etc. y puede integrar la red de distribución eléctrica . Es tal su jerarquía que se ha creado el término de economía del hidrógeno, la cual es una perspectiva a largo plazo que surge como alternativa a la economía basada en el petróleo, este enfoque considera procedimientos eficientes y profesionales para la producción, almacenamiento, transporte y transformación, que ayuden a reducir a una fracción mínima de emisiones contaminantes, en un escenario que considera una población mayor y una magnífica economía.

Grandes desafíos tecnológicos y financieros deben ser superados antes de que la economía del hidrógeno pueda convertirse en realidad para todo el mundo, cada territorio tiene sus ventajas y dificultades. Las principales tecnologías a desarrollarse son las celdas de combustible o pilas de combustible. Estos dispositivos son reactores que transforman el hidrógeno gaseoso en energía eléctrica; los sistemas de producción de hidrógeno a partir de energías renovables denominado “Hidrógeno renovable”; fundamentos de distribución y almacenamiento que cumpla con los criterios ambientales y de seguridad.

La producción del hidrógeno consiste en: la extracción desde los compuestos fuente tales como: el agua, los hidrocarburos y la biomasa a través de operaciones fisicoquímicas que necesitan cierta cantidad de energía para su liberación.

Desarrollo

Actualmente, existen técnicas de obtención de hidrógeno más desarrolladas que otras. Unas se encuentran en etapa industrial y otras en periodo experimental.

En el mundo la producción de hidrogeno proyecta las cifras que publica el “Hydrogen Analysis Resource Center” y nos muestran un horizonte placentero: la producción mundial de hidrógeno en 2015 alcanzó los 18 billones de pies cúbicos standard (18.000.000.000.000 SCF – Standard Cubic Feet).

 en México a través de programas de incentivación a la innovación lanzados por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), se ha investigado el desarrollo de nuevos métodos que puedan alcanzar niveles aceptables y que logren el impacto positivo en términos social, ambiental y económico. Para que estos desarrollos 100% mexicanos estén disponibles en el mercado nacional e internacional. En el caso de tecnologías energéticas basadas en el hidrógeno, son contadas las empresas que buscan incursionar en esta línea. La empresa mexicana “E. innovación S.A. de C.V.” en vinculación con el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CIDETEQ) y el Centro de Tecnología Avanzada unidad Querétaro (CIATEQ), ambos centros públicos de investigación del CONACYT han conjuntado esfuerzos para desarrollar un sistema de producción de hidrógeno a partir del agua, éste es un prototipo de electrólisis avanzada de primera generación denominado Tritón 50 (T50) para aplicaciones industriales.

El T50 cuenta con dos reactores electroquímicos (electrolizadores) que generan 25 litros por minuto de hidroplasma, el cual es una mezcla gaseosa de hidrógeno y oxígeno generado por energía pulsada a altas frecuencias generadas por fuentes transformadas con transistores tipo IGBT. Este producto generado puede enriquecer los sistemas de combustión convencionales como son quemadores abiertos, hornos y/o calderas de escala media. Esta integración del hidroplasma cuenta con varios beneficios, pero los más trascendentales es la reducción del consumo de combustibles fósiles y sus emisiones contaminanantes.

Técnicas tradicionales 

PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO MEDIANTE CICLOS TERMOQUÍMICOS   

           Para la producción de hidrógeno mediante ciclos termoquímicos y Clasificar las principales características de los ciclos más estudiados se han utilizado los parámetros medidos en la metodología numérica de Brown. Hoy en día, se conocen 115 ciclos termoquímicos para la producción de hidrógeno, sin embargo, existen unos criterios a partir de los cuales se pueden determinar los más utilizados o adecuados según los requerimientos de la instalación. Estos criterios, los cuales, se pueden clasificar de forma general en 4 partes, son los siguientes:                                                     Consideraciones económicas • Número de reacciones químicas: Determinar el número de reacciones químicas suele ser fácil. Sin embargo, se considera una excepción cuando dos o más reacciones químicas ocurren secuencialmente en una única operación de tratamiento. En este caso, se evalúa como una única reacción para determinar los pasos del ciclo. Esto ocurre sobre todo para los ciclos que implican la descomposición del ácido sulfúrico. Puesto que las reacciones que conllevan la disociación del ácido sulfúrico ocurren secuencialmente en un único intercambiador de calor / sistema reactor, sin separaciones intermedias, por tanto, este caso se considera que sólo hay una reacción, independiente de la forma en la que se describe el ciclo en la literatura. • Número de separaciones químicas: El número de pasos de un ciclo se determina a partir del número de separaciones requeridas para cada reacción química. Después de la separación de fases, para cada fase, se considera si algún componente debe ser separado antes de la siguiente reacción. Para esta clasificación o método de evaluación de los ciclos, este parámetro y el anterior están muy relacionados. Los ciclos con menor número de etapas son los que obtienen las mejores evaluaciones. • Número de elementos: Cada elemento que se encuentra en alguna de las reacciones llevadas a cabo en el ciclo se enumeran y contabilizan. Para ello, según este criterio, el oxígeno y el hidrógeno, que se producen en cada ciclo, así como el catalizador que no se indica en las reacciones no se consideran. • Abundancia de los elementos: Los elementos han sido agrupados en base a su abundancia clasificando los grupos en función del orden de magnitud de abundancia. Una excepción es nitrógeno, que, sobre la base de su abundancia en la atmósfera, se agrupa con los elementos más abundantes. La identificación del ciclo según este parámetro se basa en el elemento menos abundante utilizado en el ciclo.

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