3. •El mayor porcentaje de energía
eléctrica (84%) que se consume
mundialmente proviene de la combustión
térmica de combustibles fósiles.
•Sólo el 25 % de la energía primaria
se usa como electricidad y el 75 %
restante como combustible
•Desde la crisis petrolera de 1973, se
ha avanzado considerablemente en la
búsqueda de fuentes alternativas de
energía
“Se requiere una importante reestructuración
del sistema energético”
4. •Primer Objetivo
Interés en desarrollar métodos de conversión directa de energía
desde sus formas primarias a electricidad y que no produzca
contaminación medio ambiental
•Segundo Objetivo
Las energías primarias renovables deben usarse tanto para generar
electricidad como para manufacturar combustibles
“Es en este escenario y de cara a un futuro basado en un
desarrollo sustentable, es donde aparece el hidrógeno como
portador de energía, combustible ideal para el reemplazo de los
combustibles fósiles”
6. Ventajas del Hidrógeno
•Se encuentra en abundancia en la naturaleza
•Almacena mayor cantidad de energía por unidad de peso que cualquier otra sustancia
•Su combustión produce agua
•Es fácilmente transportable por tuberías
•Se puede usar directamente en quemadores o motores produciendo calor por combustión
limpia
•Convierte directamente su energía química en electricidad en dispositivos electroquímicos,
conocidos como celdas de combustible, en un proceso de alta eficiencia
7. ENERGÍA ÚTIL
Almacenamiento
Combustión de H2
y transporte de H2
agua
O2
Producción de H2 Medio
Ambiente
agua
Energía O2
Primaria
Ciclo del H2
10. Almacenamiento
El almacenamiento puede
darse como:
•Hidrogeno comprimido
(gas o líquido)
•En estructuras sólidas
•Como hidruros en
aleaciones metálicas
14. ¿Por qué Hidrógeno Solar?
•Es la manera ideal de generación de energía
•Se presenta como una manera adecuada de almacenar en forma de energía química,
la energía procedente del sol
•El hidrógeno solar es un portador de energía limpia sin pérdidas de almacenamiento y
de bajas pérdidas por transporte
•Es ecológicamente responsable a lo largo de toda su cadena de conversión de energía
•Combina las ventajas de hidrocarburos (capacidad de almacenamiento y facilidad de
transporte) con las ventajas de la energía solar (aceptabilidad ecológica, renovabilidad
y bajo riesgo)
18. “En una celda electroquímica la energía proporcionada en forma de
luz genera las reacciones químicas”
•Están constituidas por:
– electrodo semiconductor de TiO2
– electrodo de Pt
– solución de Na2SO4
•Las semiceldas se unen por un vidrio poroso que hace las mismas funciones
que un puente salino
H2O + 2 fotones (hv) → ½ O2 + H2
19. •El proceso se inicia con la generación de pares electrón-hueco en la
partícula del semiconductor
20. 1. Al ser iluminado, el semiconductor de TiO2
actúa como fotoánodo y se llevan a cabo dos
reacciones:
•Formación de dos pares electrón-hueco
n-TiO2 + 2 fotones 2(e-) + 2 huecos (p+)
• Oxidación del agua:
2p+ + H2O ½ O2 + 2protones(H+)
2. En el electrodo de platino
Reducción de los protones, liberándose hidrógeno:
2 e- + 2 H+ H2
El sulfato de sodio presente en la solución no interviene en la reacción y sirve tan sólo
para disminuir la resistencia de la celda al paso de cargas
22. •La conversión electroquímica de la
energía química en eléctrica se
realiza en reactores denominados
celdas de combustibles
•Donde se establece una diferencia
de potencial entre los electrodos,
constituidos por materiales porosos,
produciendo un flujo de electrones
Celdas de combustible
23. •Las celdas de combustible
de hidrógeno/oxígeno
emplean la tecnología de
membrana de intercambio
de protones, con la cual se
alcanzan eficiencias de
conversión y densidades de
potencia alta
PEM Proton Exchange Membrane
26. Propiedad de Mike Strizki ubicada en Nueva Jersey
Sistema íntegramente solar
que proporciona a la vivienda
todas las comodidades para
la calefacción, aire
acondicionado, electricidad e
inclusive permite la
producción de hidrógeno que
se almacena en tanques de
contención para
posteriormente ser utilizado
como combustible
De todo esto se desprenden 2 objetivos De cara a un futuro basado en un desarrollo sostenible, el vector energético hidrógeno, producido a partir de energías renovables, está adquiriendo cada vez más protagonismo.
El hidrógeno producido y convenientemente almacenado puede posteriormente transportarse al centro de consumo, donde su combustión térmica produce calor y agua, aunque también se genera algo de NOx si se utiliza aire como comburente, o alternativamente, alimentar a celdas de combustible produciendo directamente electricidad y agua, que vuelve al ambiente, sin emisión de contaminantes.
Regeneración del agua.. Ciclo del hidrogeno ligado al ciclo del agua
* debe almacenarse para cubrir las diferencias diarias y estacionales entre la disponibilidad de la fuente primaria de energía y la demanda *En la actualidad son utilizados, tanto en forma masiva: gas comprimido, líquido criogénico o absorbido en un sólido como hidruro. Los otros métodos se han comenzado a estudiar recientemente, observándose últimamente una gran actividad tendiente a mejorar los actuales y descubrir nuevos, que se ajusten a cada necesidad específica y que sean seguros, eficientes y económicos
Proceso químico: reformado de gas natural
Nos intereso quedarnos con los procesos que utilizan la energia solar… *
Recordar: el H2 solar No es una energía, pero sí es un portador de energía química !) almacenar energía química con ello se consigue subsanar uno de los principales obstáculos para el aprovechamiento de la energía solar, su carácter intermitente)
los métodos para producir hidrógeno con energía solar se agrupan en tres grandes conjuntos: procesos fotoquímicos, electroquímicos y termoquímicos, aunque también existen combinaciones de los anteriores (fotoelectrólisis, electrólisis a alta temperatura del vapor, etc.)
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las celdas de tecnología de membrana de intercambio de protones (PEM) son las que han alcanzado al presente un alto grado de desarrollo y la competitividad necesaria para su utilización en generación descentralizada de electricidad y en el transporte vehicular.
Mediante paneles solares Mike Strizki obtiene la energía necesaria y el exceso pasa a un electrolizador que descompone el agua almacenada en oxígeno e hidrógeno. El oxígeno es liberado y el hidrógeno se almacena en 10 tanques . De modo que cuando los paneles solares no producen la suficiente energía debido al clima, bombea entonces el hidrógeno a una pila de combustible del tamaño de un aparato de aire acondicionado, para que este produzca electricidad. Strizki ha creado una compañía llamada REI (Renewable Energy International) que diseña, instala y mantiene sistemas de energía renovable como este. A pesar de los costos y de las cuestiones relacionadas con la eficiencia, sigue creyendo que el hidrógeno es la mejor solución para acabar con nuestros problemas energéticos. “Nadie ha dicho que lo que hago no funcione… y no hay nada tan caro como destruir todo el planeta”.