CICLO DEL HIDRÓGENO - previa.uclm.es · Las temperatura de operación van desde 1000K de algunos ciclos termoquímicos (rendimiento en torno al 42%), hasta los 2500K en la termólisis

Ernesto Amores Vera Unidad de Simulación y Control

[email protected] Departamento de Investigación

CICLO DEL HIDRÓGENO PRODUCCIÓN, ALMACENAMIENTO Y USO

Ciudad Real, 8 de Noviembre de 2013

1. ¿QUÉ ES EL CICLO DEL HIDRÓGENO?

2. PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO

3. ALMACENAMIENTO DE HIDRÓGENO

4. TRANSFORMACIÓN Y USOS DEL HIDRÓGENO

5. CENTRO NACIONAL DEL HIDRÓGENO

Ciclo del Hidrógeno Ciudad Real, 8 de Noviembre de 2013

ÍNDICE







ÍNDICE



El Sistema Energético Mundial

Durante el siglo XX, el sistema energético dominante se centró en generar energía, en cantidad abundante y de buena calidad, a partir del uso masivo de las fuentes energéticas basadas en los recursos fósiles: carbón, petróleo, gas natural, y sus derivados. Este modelo energético permitió lograr enormes avances en el cuidado de la salud, en las comunicaciones, en la producción de alimentos, en el transporte... y en el desarrollo de la tecnología, tal y como hoy la conocemos. Pero, ¿cuáles son las consecuencias de este modelo energético...?

ANTECEDENTES

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=se-1rJGKMEekjM&tbnid=jjxWiFYXB9qIeM:&ved=0CAUQjRw&url=http://co2accion.wordpress.com/2009/10/15/deja-el-carbon-en-el-suelo-sumate-al-manifiesto/&ei=e7t4UpeSA4fC0QWNsYCgCQ&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNH7-XOdrg7TwhI2HWLm_-8xdo16mg&ust=1383730415820462

http://www.google.es/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=up3fiOr7cvn8FM&tbnid=Nf-Bz-MYSnAcWM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://www.energiahoy.com/wp/category/petroleo/&ei=pbt4UoKwAca00QWFkYGICA&psig=AFQjCNFUsY7QNBcgd3NyokaYVdyh7GfMmw&ust=1383730469068009

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=6HClw8E0NV-42M&tbnid=MBX7ximXEZPy1M:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.cadenadesuministro.es/noticias/el-ii-congreso-portuario-gesport-potencia-el-gas-natural-licuado-para-abastecer-los-buques/&ei=9Lt4UpTsMsmk0QW_0YGwCg&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNHs7g9CJaN9B3uDXLzsktfW7XdBHA&ust=1383730519765970




EMISIONES CONTAMINANTES SITUACIÓN GEOPOLÍTICA MUNDIAL

PROBLEMAS

Guerra

del

Yom

Kipur

Revolución

Iraní

Recesión en Asia

Crece el consumo de

China e India

Las concentraciones de CO2 en la atmósfera y otros Gases de Efecto

Invernadero, han aumentado más de un 36% desde 1750 hasta 2010

La producción de combustibles fósiles está vinculada con la situación geopolítica de países de Oriente Medio (donde se encuentran el 64%

de las reservas mundiales de petróleo y gas)

FUENTE: Euribor

FUENTE: Climate, Energy & Earth Process




Mile

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rile

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or

año

RECURSOS FINITOS Y AGOTABLES AUMENTO DE POBLACIÓN Y DEMANDA DE ENERGÍA

PROBLEMAS

Los combustibles fósiles son finitos, y por lo tanto, agotables. Según la ASPO, el “pico de petróleo” se producirá en

esta misma década

Según las Naciones Unidas, la población mundial será de 10 mil millones en 2100. Si las tendencias

se mantienen, la mayor parte de este consumo deberá ser cubierto por combustibles fósiles.

FUENTE: ASPO, 2004

FUENTE: Diercke



El Sistema Energético Español

En España, los problemas anteriores se acentúan porque la dependencia energética nacional es muy elevada. En 2007 alcanzó el 74%

La mayor parte de la energía primaria que actualmente consumimos DEBE SER IMPORTADA desde otros países

FUENTE: Instituto Nacional de Estadística (INE), 2012



Nuevo Modelo Energético

Teniendo en cuenta la evolución de las reservas de petróleo, la inestabilidad de su precio, el consumo energético y las emisiones por combustibles fósiles, se hace evidente que cada vez es más necesario buscar otro tipo de fuentes energéticas. Estas fuentes alternativas podrían ser las Energías Renovables, que se presentan en España como una excelente opción para resolver estos problemas: • Son inagotables e infinitas • Permiten reducir la dependencia energética exterior • No producen GEI, ni otras emisiones en su uso • Se encuentran geográficamente distribuidas • Favorecen el autoconsumo • Incrementan el empleo en el sector renovable • No generan residuos de difícil tratamiento

ENERGÍAS RENOVABLES



Nuevo Modelo Energético

Pero las Energías Renovables también presentan problemas en su gestión y producción:

• Un panel FV no produce electricidad si no hay suficiente irradiación solar • Un aerogenerador no produce electricidad si no hay suficiente viento

ENERGÍAS RENOVABLES

Necesitamos herramientas que nos permitan almacenar esta energía en períodos de gran producción, para que pueda utilizarse en épocas de escasez del recurso renovable.

¿qué hacer si la demanda no coincide con la producción?

EL HIDRÓGENO Y LAS PILAS DE COMBUSTIBLE SE PRESENTAN COMO UNA ALTERNATIVA PARA APLICACIÓN EN TRANSPORTES Y GENERACIÓN DE POTENCIA. SON EL

COMPLEMENTO PERFECTO DE LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y PERMITIRÍAN UNA DRÁSTICA REDUCCIÓN DE LA DEPENDENCIA ENERGÉTICA DEL EXTERIOR

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=r1DX1LTi7GAhBM&tbnid=dRnlyCWBuQ4NXM:&ved=0CAUQjRw&url=http://economia-justicia.blogspot.com/2013/07/microeconomia.html&ei=XOB4UuiSIqfU0QWit4HoCQ&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNEq4SthRlhz69J1IouU4_UkbfXOFA&ust=1383739851521891



Ciclo del Hidrógeno Energético Una instalación renovable alimenta una serie de cargas (viviendas, equipos), pero cuando existe un excedente en la producción eléctrica, esta puede utilizarse para generar hidrógeno. En momentos sin recurso renovable, el hidrógeno almacenado permite alimentar las diferentes cargas del sistema, a través de su transformación en electricidad a través de una pila de combustible

FUENTE: International Journal of Hydrogen Energy



Ciclo del Hidrógeno Energético “Economía del Hidrógeno” Jeremy Rifkin, 2002

Modificación total del modelo energético actual basado en combustibles fósiles, por uno basado en el hidrógeno. Esta visión basa sus principios en que el H2 se puede producir a partir de recursos autóctonos de la forma más económica y respetuosa con el medio ambiente posible.

PRODUCCIÓN TRANSFORMACIÓN

ALMACENAMIENTO

FUENTE: International Journal of Hydrogen Energy



Propiedades del Hidrógeno

PARÁMETRO VALOR

DENSIDAD DEL HIDRÓGENO GAS 0,0893 kg/Nm3

DENSIDAD DEL HIDRÓGENO LÍQUIDO 0,0708 kg/L

DENSIDAD ENERGÉTICA DEL HIDRÓGENO GAS 10,8 MJ/Nm3

DENSIDAD ENERGÉTICA DEL HIDRÓGENO LÍQUIDO 8,495 MJ/L

PUNTO DE EBULLICIÓN 20,28 K

PUNTO DE FUSIÓN 14,02 K

PODER CALORÍFICO INFERIOR PCI HIDRÓGENO 119,972 MJ/Kg

PODER CALORÍFICO SUPERIOR PCS HIDRÓGENO 141,890 MJ/Kg

LÍMITES DE EXPLOSIÓN 4 - 75 % de H2 en el aire

LÍMITES DE DETONACIÓN 18,3 – 59,0% de H2 en el aire

TEMPERATURAS DE COMBUSTIÓN ESPONTÁNEA 858 K

CAPACIDAD CALORÍFICA ESPECÍFICA Cp = 14,33 J/(Kg K)

Cv = 10,12 J/(Kg K)

COEFICIENTE DE DIFUSIÓN 0,61 cm2/s







ÍNDICE



El hidrógeno no es un recurso sino un vector energético, es decir, un portador de energía. Esto supone que se debe producir a partir de fuentes energéticas, conteniendo una cierta cantidad de energía, una vez que este ha sido producido

PRODUCCIÓN

Existen diferentes vías para producir hidrógeno dependiendo de la fuente de energía utilizada y el proceso empleado.

INVESTIGACIONES ENCAMINADAS A

MEJORAR LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN Y SU

INTEGRACIÓN CON EE.RR. FUENTE: International Journal of Hydrogen Energy



FUENTE: CNH2



Procesos de Conversión Química

Se aplican tanto a combustibles fósiles (carbón e hidrocarburos) como a biomasa. En todos los procesos se produce CO2, siendo posible secuestrarlo. Métodos:

• Reformado: Son los más habituales para producir hidrógeno. De todos los procesos existentes, el más utilizado es el reformado con vapor de agua a partir de GN: CH4 + 2 H2O → 4 H2 + CO2 900°C, 25 bar Rendimiento global 80%

• Gasificación: Proceso que consiste en la combustión con defecto de O2 en la que se obtiene CO2, CO, CH4 y H2 a una temperatura que oscila entre los 700 y 1.500 °C

• Pirolisis: Consiste en la descomposición de un combustible sólido (carbón o biomasa) mediante la acción de calor, para obtener un gas de síntesis (CO y H2)



Procesos de Termólisis

Se basa en la extracción del hidrógeno de la molécula que lo alberga (hidrocarburo o agua) mediante la aplicación de calor. Este calor procede de una fuente externa, como la energía solar concentrada o la energía nuclear. Las temperatura de operación van desde 1000K de algunos ciclos termoquímicos (rendimiento en torno al 42%), hasta los 2500K en la termólisis directa del agua.

Procesos de Electrólisis

Proceso electroquímico en el cual, a partir de agua y electricidad se obtiene H2 y O2. Es un método que permite la producción de hidrógeno de manera limpia, siempre y cuando la energía que se utilice para el proceso provenga de fuentes renovables. Rendimiento 65-85%. H2O (liq) → H2 (gas) + ½ O2 (gas)



SI QUEREMOS UTILIZAR EL HIDRÓGENO COMO

VECTOR ENERGÉTICO SOSTENIBLE, NO PODEMOS PRODUCIRLO MEDIANTE COMBUSTIBLES FÓSILES

El 96% del H2 producido requiere como energía primaria combustibles fósiles, siendo el reformado de gas natural la vía más comúnmente utilizada para producir H2

La producción limpia de H2 a partir de fuentes renovables es el aspecto crítico y fundamental a la hora de concebir el H2 como un sistema de almacenamiento de energía.

Origen del hidrógeno producido en 2007

FUENTE: ICAI

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=vtFEwvrscG5xkM&tbnid=4CBSCtBjctARmM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.senalesdeseguridad.com/ADHAD09Adhesivo-de-Senalizacion-de-Peligro-RIESGO-INDETERMINADO&ei=jwF6Uv3-PMrU0QWll4HQAg&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNE7Et92BBIR_8vUJ-PPMyfmGPPpWg&ust=1383813891790650

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Zz3Z0UBT_YECPM&tbnid=I-Dk2rqY5kya7M:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/PropOxido.html&ei=pAJ6UqStDKOk0QWtgYGQCA&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNExlfILswcKUSzCzRBvmA8cBPZ2Jg&ust=1383814135923926

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=k4wdZAVA8fV7XM&tbnid=M0zIpWlYhbEWAM:&ved=0CAUQjRw&url=http://sonpareja.com/la-aprobacion-de-amigos-y-familiares/&ei=mAN6UtW-Bqq40QWMo4CwDg&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNFzyMsbmTqMlkqzQAqRekcV87ey5w&ust=1383814418479424

http://www.google.es/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=Mr0Qpka5dUAQ4M&tbnid=0dmS0s4QwPtM4M:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://reieeeuni.blogspot.com/2010/11/anunciando-el-grupo-ecologico-y-de.html&ei=jAN6UpaMG8qi0QXF0ICwCg&psig=AFQjCNHgOg67dnA7wqeVGp9G0oavhPIIkg&ust=1383814412810944



H2

H2O

½ O2

CONCEPTOS GENERALES Electrólisis del Agua

De los diferentes métodos de producción existentes, la electrólisis del agua permite una combinación excelente con las EERR para la generación de H2 energético.

CELDAS STACK

ELECTROLS.

¿dónde se realiza?

CELDAS CELDAS CELDAS

FUENTE: CNH2, FuelCellToday, Elygrid, Hydrogenics

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=SKOtSTrGFCXKCM&tbnid=n8g9HinvPCm2EM:&ved=0CAUQjRw&url=http://salam02.yoo7.com/&ei=0Qt6UpDnJKfV0QXL6ICQDQ&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNHZOq61g9YBnBEjWGGJe8HRGr9KaQ&ust=1383816490758173

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=amQYzD2a-WG3UM&tbnid=_LTX2HUpD6FQ5M:&ved=0CAUQjRw&url=http://m.forocoches.com/foro/showthread.php?t=2809765&page=2&ei=6BR6UoGINMPS0QXbm4C4DA&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNFknsCxza-Z7O2qDapy2J8PP6wdiw&ust=1383818851161987



Electrólisis del Agua

∆H = ∆G + T · ∆S

TERMODINÁMICA DE LA ELECTRÓLISIS

Primera Ley de la Termodinámica aplicada a la electrólisis del agua:

VOLTAJE REVERSIBLE: tensión mínima para dividir el agua en H2 y O2 (a 25°C y 1 atm es 1.23V)

GLOBAL

ELÉCTRICA

Q+ Q-

VOLTAJE TERMONEUTRO: tensión a aplicar cuando la única energía suministrada es eléctrica, sin generación ni absorción de calor (a 25°C y 1 atm es 1.48V)

TÉRMICA CALOR FUENTE: Universidad de Sevilla



Electrólisis del Agua CURVA DE POLARIZACIÓN

La relación entre voltaje y corriente, proporciona la curva característica I-V o de polarización, la cual nos permite analizar el comportamiento de una celda electrolítica, ya que a través de ella podemos comprender la cinética de la reacción de la electrólisis del agua y determinar los diferentes puntos de operación. Además la curva I-V pone de manifiesto el efecto de las irreversibilidades del proceso.

20 °C 40 °C 60 °C



Electrólisis del Agua TIPOS DE ELECTRÓLISIS

ALCALINA ÁCIDA (PEM) ÓXIDO SÓLIDO

Iones OH- son los encargados del transporte iónico. El electrolito es por lo general una disolución de KOH. Las cámaras anódica/catódica se encuentran separadas por un diafragma que impide la mezcla de gases.

Se usa un polímero de tipo ácido, denominado PEM (membrana de intercambio de protones), como electrolito para transportar los iones H+ y al mismo tiempo para separar los gases entre las cámaras.

El consumo de electricidad se reduce, pero se precisa disponer de una fuente térmica de elevada temperatura. Se pueden operar con tem-peraturas de hasta 1000°C con electrolizadores de óxido sólido

aprox. 4.6-5.2 kWhe/Nm3 H2









ÍNDICE


Una vez que el hidrógeno ha sido producido, este debe “almacenarse” hasta el momento en que será usado o transformado.

ALMACENAMIENTO


ρ HIDRÓGENO = 0.089 kg/Nm3

El hidrógeno, almacena mucha energía por unidad de masa, pero muy poca por unidad de volumen debido a su baja densidad

PROBLEMA EN APLICACIONES DE TIPO

PORTÁTIL Y TRANSPORTE. NECESIDAD DE NUEVAS

INVESTIGACIONES FUENTE: International Journal of Hydrogen Energy

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=vtFEwvrscG5xkM&tbnid=4CBSCtBjctARmM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.senalesdeseguridad.com/ADHAD09Adhesivo-de-Senalizacion-de-Peligro-RIESGO-INDETERMINADO&ei=jwF6Uv3-PMrU0QWll4HQAg&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNE7Et92BBIR_8vUJ-PPMyfmGPPpWg&ust=1383813891790650



MUCHA ENERGÍA POR

UNIDAD DE MASA, PERO

MUY POCA POR UNIDAD DE VOLUMEN

GN = 55 MJ/kg ρ = 0.78 kg/Nm3 GN = 43 MJ/Nm3

H2 = 142 MJ/kg ρ = 0.089kg/Nm3 H2 = 12 MJ/Nm3

2.5 kg GN ≈

1 kg H2

1 Nm3 GN ≈

3.5 Nm3 H2

FUENTE: NEW ENERGY AND FUEL



Para que el hidrógeno pueda utilizarse, especialmente en aplicaciones portátiles y en transporte, debemos incrementar la densidad energética volumétrica, para poder almacenar más energía en la misma cantidad de volumen.

H2 comprimido (700 bar, 300K)

H2 líquido (1 bar, 20K)

Hidruros químicos (NaBH4)

Hidruros metálicos intersticiales

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Densidad energética (MJ/l)

0 1 2 3 4 5 6 7

Masa H2/Masa total sistema (%)

PCI del hidrógeno respecto a su volumen (comprimido o líquido) o al de los hidruros

Masa de hidrógeno contenida en el sistema respecto a la masa total, incluidos elementos aux.

H2 en condiciones normales: 0.012 MJ/l

FUENTE: ICAI



Consiste en almacenar hidrógeno a altas presiones. El consumo energético de este procedimiento viene determinado por la necesidad de comprimir el hidrógeno, hasta la presión de almacenamiento.

Hidrógeno comprimido

200 bar 5-10%

700 bar 7-15%

Consumo de energía respecto al PCI para comprimir hidrógeno desde 1 bar

Para aplicaciones donde existe un gran volumen de almacenamiento, el aspecto crítico lo fijan los costes del sistema. Para aplicaciones móviles, se pueden utilizar botellas de acero con presión de 200 bar y volúmenes de 10-50 l.

FUENTE: pureenergycentre.com



Se realiza por medios químicos, estableciéndose un proceso de “carga” del hidruro (absorción) y otro de “descarga” (desorción). La energía consumida por este proceso es aproximadamente el 13% del PCI del hidrógeno. Se alcanzan presiones de 30-50 bar.

Hidruros metálicos

CARGA Proceso de “absorción” donde es preciso reducir la temperatura y retirar calor del hidruro, para favorecer la carga del hidrógeno en el hidruro

DESCARGA Proceso de “desorción” donde es preciso calentar el hidruro y operarlo a alta temperatura, para favorecer el proceso de liberación del hidrógeno contenido

Los hidruros están constituidos por algún elemento de las denominadas “tierras raras” (lantano, cerio, holmio,...) o un metal alcalino, y un metal de transición (habitualmente Ni) FUENTE: ARIEMA,

Hidrogenio



Requiere tecnología criogénica para mantener el hidrógeno por debajo de los -253°C (a 1 atm). Método de almacenamiento cuyo principal campo de aplicación se encuentra en el transporte en barco de grandes distancias.

Hidrógeno líquido

Otras tecnologías

CARBÓN ACTIVADO

Se consiguen presiones de almacenamiento de hasta 100

bar, aunque su densidad energética es muy baja cuando

se almacena a temperatura ambiente (2.1-2.2 MJ/l)

NANOTUBOS DE CARBONO (FULERENOS)

Grafito enrollado con forma cilíndrica, que permite

almacenar una gran cantidad de hidrógeno, ya sea adsorbido en

la superficie del nanotubo o dentro de la estructura del tubo FUENTE: nanotechnologies







ÍNDICE


El hidrógeno, como vector energético, precisa de un elemento de conversión final, que puede ser directo o indirecto, según el sistema utilizado para ello.

TRANSFORMACIÓN


EXISTEN NUMEROSAS INVESTIGACIONES ENCAMINADAS A

MEJORAR Y OPTIMIZAR TANTO LOS PROCESOS DE

TRANSFORMACIÓN, COMO LOS RELACIONADOS CON

EL USO FINAL DEL HIDRÓGENO ENERGÉTICO

PRODUCIDO FUENTE: International Journal of Hydrogen Energy



Las pilas de combustible (FC) son un sistema directo de conversión, ya que transforman la energía química del hidrógeno en energía eléctrica.

SISTEMA DE CONVERSIÓN DIRECTO SISTEMA DE CONVERSIÓN INDIRECTO

Aplicaciones portátiles (ordenadores, móviles), transporte (FCEV), plantas

estacionarias de potencia (distribuida), sistemas auxiliares (UPS ó SAI),...

Producción eléctrica (plantas de potencia), propulsión en sistemas de transporte,

mezclas con GN, generación de CH4 a partir de H2/CO2 (Power to Gas), turbinas,...

Los motores de combustión son un sistema indirecto porque transforman la energía química del hidrógeno en energía mecánica.

FUENTE: FuelCellToday, Ballard, motordehidrogeno.net



Pilas de Combustible FUNCIONAMIENTO

Se trata de un dispositivo de conversión directa de energía, capaz de transformar en energía eléctrica la energía química de un combustible. Dicha transformación la realiza sin recurrir a un ciclo termodinámico, por lo que no está sujeta al límite de Carnot.

H2

H2O

½ O2

CELDAS STACK FC

¿dónde se realiza?

CELDAS CELDAS CELDAS

FUENTE: FuelCellToday

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=SKOtSTrGFCXKCM&tbnid=n8g9HinvPCm2EM:&ved=0CAUQjRw&url=http://salam02.yoo7.com/&ei=0Qt6UpDnJKfV0QXL6ICQDQ&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNHZOq61g9YBnBEjWGGJe8HRGr9KaQ&ust=1383816490758173

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=amQYzD2a-WG3UM&tbnid=_LTX2HUpD6FQ5M:&ved=0CAUQjRw&url=http://m.forocoches.com/foro/showthread.php?t=2809765&page=2&ei=6BR6UoGINMPS0QXbm4C4DA&bvm=bv.55980276,d.d2k&psig=AFQjCNFknsCxza-Z7O2qDapy2J8PP6wdiw&ust=1383818851161987



Pilas de Combustible (FC) CURVA DE POLARIZACIÓN

La curva de polarización representa la relación entre el potencial real producido por una pila y la corriente que la atraviesa

TERMODINÁMICA DE LA FC Balance termodinámico (∆H = ∆G + T · ∆S) y conceptos similares a la electrólisis del agua. Tensión máx. suministrada por una celda en condiciones estándar: Vrev = 1.23V Voc

FUENTE: CIEMAT, UDG



Pilas de Combustible TIPOS DE PILAS DE COMBUSTIBLE

PEMFC

Proton Exchange Membrane Fuel Cell Direct Methanol Fuel Cell

DMFC

Son las más extendidas y trabajan por debajo de los 100°C. Muy utilizadas en vehículos. Usan un catalizador en base a Pt (Cat/And) que aumenta su coste. Debe utilizarse H2 (gas) muy puro.

Utilizan como combustible metanol (líquido), de donde extrae el hidrógeno, a temperaturas de 60-130°C. Muy usado en aplicaciones portátiles (<250W). Catalizador de Pt (Cat) y Pt/Ru (And).

ε ≈ 45-50% PCS ε ≈ 35-40% PCS





Pilas de Combustible TIPOS DE PILAS DE COMBUSTIBLE

Alkaline Fuel Cell

AFC

Operan a elevadas temperaturas (1000°C). No se precisan metales preciosos como catalizador. El electrolito más común es ZrO2 (cerámico). Usado en generación de potencia estacionaria.

Trabaja alrededor de los 70°C y requiere de oxígeno/hidrógeno puro para evitar el envenenamiento. Usa como electrolito una solución alcalina.

Solid Oxide Fuel Cell

SOFC ε ≈ 45-55% PCS ε ≈ 50% PCS





Pilas de Combustible USO DE PILAS DE COMBUSTIBLE EN FCEV

Para poder implementar un parque automovilístico basado en H2, se requiere de dos elementos:

FCEV

HIDROGENERAS


http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=E-4c38UNwUcKeM&tbnid=CRsxJmYsV5EIgM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.fuelcelltoday.com/news-events/news-archive/2011/october/fch-ju-receives-hyundai-fuel-cell-electric-vehicle&ei=4Xp7UvNUqaXRBZiygPgJ&bvm=bv.56146854,d.d2k&psig=AFQjCNFmi5H9DHaxHL3rdjA2HTeuos1V7A&ust=1383910432166181




Oil + Carga sólo cuando

se está conduciendo

Oil + Carga externa

(electrogenera)

Carga externa

(hidrogenera)

Carga externa

(electrogenera)

FUEN

TE:

H2

em

plo

yme

nt.

eu




Hyundai ix35 FCEV







ÍNDICE



El Centro Nacional de Experimentación de Tecnologías de Hidrógeno y Pilas de Combustible (CNH2) es una Instalación Científico – Técnica Singular (ICTS) orientada al desarrollo de tecnología relacionada con el hidrógeno y las pilas de combustible.

Creado en 2007 como un consorcio público entre el Ministerio de Ciencia e Innovación (ahora Economía y Competitividad, MINECO) y la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha (JCCM), financiado por ambas al 50% cada uno, tiene establecida su sede en Puertollano (Ciudad Real). Sus principales objetivos son:

- realizar experimentación y validación de prototipos y equipos - desarrollar y escalar procesos - homologar, certificar y verificar componentes y sistemas

http://www.google.es/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=WkRYP1cGOnFuDM&tbnid=YXRkExExsP2lqM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://sonidiario.tumblr.com/post/14395277465&ei=aYx7Ut-iDqfA0QXZloGoCA&psig=AFQjCNH7C7bBdaH4t11nro6rR2FBCaxfYg&ust=1383914985283801

Normativa y Seguridad

Producción de Hidrógeno

Almacenamiento

Transformación de Hidrógeno

Implantación Tecnológica y

Socioeconómica



http://www.google.es/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=WkRYP1cGOnFuDM&tbnid=YXRkExExsP2lqM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://sonidiario.tumblr.com/post/14395277465&ei=aYx7Ut-iDqfA0QXZloGoCA&psig=AFQjCNH7C7bBdaH4t11nro6rR2FBCaxfYg&ust=1383914985283801

Ernesto Amores Vera Unidad de Simulación y Control

[email protected] Departamento de Investigación


¡¡MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!

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