Uso del Hidrógeno como fuente de energía alternativa en autos

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Clase: Energías Alternativas

Tarea: Actividad 8 Inicio de Portafolio.

           Uso del Hidrógeno como fuente de energía alternativa en autos

Docente: Melvin Fabricio Aguilera

Alumno: Josue Alexander Aguilar

Cuenta: 3122668

Lugar y Fecha entrega: San Pedro Sula, cortes, Honduras. 07/11/2016

Introducción

En el presente portafolio de la clase de Energías Alternativas se tiene como objetivo el explicar, cómo se podría usar el hidrogeno como fuente de energía alternativa en autos y así mismo mencionar algunas ventajas del uso de esta energía alternativa ya que este no es toxico y se puede respirar sin peligro alguno y así mismo es el elemento más abundante ya que el 90% de la materia esta constituida por Hidrogeno.

Cuerpo del Avance N° 1

Descubrimiento del hidrógeno y uso

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Dirigible Hindenburg, 1936.

El hidrógeno diatómico gaseoso, H2, fue el primero producido artificialmente y formalmente descrito por T. Von Hohenheim (más conocido como Paracelso, 1493-1541) que lo obtuvo artificialmente mezclando metales con ácidos fuertes. En 1671, Robert Boyle redescubrió y describió la reacción que se producía entre limaduras de hierro y ácidos diluidos, o que resulta en la producción de gas hidrógeno. En 1766, Henry Cavendish fue el primero en reconocer el hidrógeno gaseoso como una sustancia discreta, identificando el gas producido en la reacción, en 1781, que el gas produce el agua cuando se quema a él. Generalmente se le da el crédito por su descubrimiento como un elemento químico. En 1783, Antoine Lavoisier dio al elemento el nombre de hidrógeno, cuando él y Laplace reprodujeron el descubrimiento de Cavendish, donde se produce agua cuando se quema hidrógeno.

El hidrógeno fue licuado por primera vez por James Dewar en 1898 al usar refrigeración regenerativa y su invención se aproxima mucho a lo que conocemos hoy en día como termo. Produjo hidrógeno sólido al año siguiente. El deuterio fue descubierto en diciembre de 1931 por Harold Urey, y el tritio fue preparado en 1934 por Ernest Rutherford, Marcus Oliphant, y Paul Harteck. El agua pesada, que tiene deuterio en lugar de hidrógeno regular en la molécula de agua fue descubierto por el equipo de Urey en 1932.

François Isaac de Rivaz construyó el primer dispositivo de combustión interna propulsado por una mezcla de hidrógeno y oxígeno en 1806. Edward Daniel Clarke inventó el rebufo de gas de hidrógeno en 1819. La lámpara de Döbereiner y la Luminaria Drummond fueron inventadas en 1823.

El llenado del primer globo con gas hidrógeno, fue documentado por Jacques Charles en 1783. El hidrógeno proveía el ascenso a la primera manera confiable de viajes aéreos después de la invención del primer dirigible de hidrógeno retirado en 1852 por Henri Giffard.

La primera travesía transatlántica sin escalas fue hecha por el dirigible británico R34 en 1919. A partir de 1928, con el Graf Zeppelin LZ 127, el servicio regular de pasajeros prosiguió hasta mediados de la década de 1930 sin ningún incidente. Con el descubrimiento de las reservas de otro tipo de gas ligero en los Estados Unidos este proyecto debió ser modificado, ya que el otro elemento prometió más seguridad, pero el gobierno de Estados Unidos se negó a vender el gas a tal efecto. Por lo tanto, H2 fue utilizado en el dirigible Hindenburg, el cual fue destruido en un incidente en vuelo sobre Nueva Jersey el 6 de mayo de 1937. El incidente fue transmitido en vivo por radio y filmado. El encendido de la fuga de hidrógeno se atribuyó como la causa del incidente, pero las investigaciones posteriores señalaron a la ignición del revestimiento de tejido aluminizado por la electricidad estática.

El hidrogeno como fuente de energía

El hidrógeno contiene más energía que otros combustibles comunes por peso, pero al ser el elemento más ligero y estar en estado gaseoso a temperatura y presión ambientales hace que contenga menos energía por volumen que cualquiera de los otros combustibles. Así mismo, aunque sea el elemento más abundante, en nuestro planeta no se encuentra nunca en estado gaseoso (El motivo es que es más ligero que el aire, por lo que si se libera se eleva en la atmosfera), por lo que para obtenerlo necesitamos algún proceso que lo separe de otros elementos.

El hecho de que el hidrógeno sea tan ligero, que a temperatura ambiente se encuentre en estado gaseoso y que no se encuentre disponible de forma natural en la tierra condiciona completamente su utilización como combustible y hace que aún no se haya consolidado como una alternativa viable al petróleo. ¿Se puede usar hidrógeno cómo fuente de energía alternativa? El gran problema es cómo obtenerlo y almacenarlo de forma eficiente.

Obtención

Para obtener hidrógeno se necesita descomponerlo de algún compuesto que lo contenga (Normalmente agua o algún combustible fósil) siendo totalmente limpio cuando se obtiene del agua.

1. A partir de hidrocarburos: Este método es el que presenta mayor eficiencia de conversión (La energía del combustible a transformar se usa para la transformación), pero también libera emisiones de CO2. Por ejemplo, si se convierte gas natural se obtiene un 80% de rendimiento.
2. A partir de agua: La más conocida es la electrolisis, este método es poco eficiente (Alrededor del 30%) por lo que la energía necesaria es más útil usarla cómo electricidad que no transformarla.
3. A partir de energías renovables: Cuando el agua se expone a altas temperaturas (Entre 800º y 1200ºC) esta se descompone en hidrógeno y oxígeno, si usamos una central de concentración solar, es posible conseguirlo.
4. Termólisis y otras reacciones químicas: En los laboratorios han conseguido crear métodos de producción de hidrógeno a partir de agua mucho más eficientes que la electrolisis, pero ninguno de ellos ha demostrado aún su viabilidad en producción.
5. Reacciones biológicas: Algunos residuos, agua sucia y plantas se pueden convertir en hidrógeno mediante la fermentación de sustratos orgánicos o electrohidrogenesis (Que consiste en una electrolisis aditivada con materia orgánica).
6. A partir de la orina: Un equipo de la Universidad de Ohio publicó un estudio donde afirmaba que la electrolisis de la orina era 3 veces más eficiente que la del agua.

Almacenamiento

El hidrógeno es un gas muy poco denso a temperatura ambiente, esto quiere decir que para almacenar la energía equivalente a la gasolina en hidrógeno necesitaríamos un depósito mucho más grande; para evitarlo se comprime en tanques presurizados, de forma que su densidad sea mayor y necesite menos espacio para almacenar la misma energía. Esto hace el proceso de obtención de hidrógeno más costoso e ineficiente, puesto que se necesita comprimir el gas dentro del tanque.

La otra alternativa es almacenarlo en estado líquido, tal como se hace en los transbordadores espaciales, pero para ello se necesitan depósitos con un gran aislamiento ya que el hidrógeno hierve a -250ºC. Aun así, en estado líquido es menos eficiente que la gasolina ya que un litro de esta contiene un 64% más de hidrógeno que el líquido puro.

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