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El hidrógeno como combustibleEl hidrógeno como combustible

Dr. D. José Manuel Fernández ColinasDr. D. José Manuel Fernández ColinasProfesor Titular de Química InorgánicaProfesor Titular de Química Inorgánica

Decano de la Facultad de QuímicaDecano de la Facultad de Química

UNIVERSIDAD DE OVIEDOUNIVERSIDAD DE OVIEDO

IES “PANDO”: 15 de noviembre de 2010IES “PANDO”: 15 de noviembre de 2010

El hidrógeno como combustible

IES “Pando” de OviedoDiciembre 2010

Necesidades energéticas

Transporte

En 2050 el parque automovilístico se habrá triplicado(2200 millones devehículos)

El 97 % del combustibleconsumido en los medios

de transporte procedede crudos de petróleo

Población estimada en 20501470468924 habitantes

Población estimada en 20501619582271 habitantes

Combustible: crudos del petróleo.

Reacción química: combustión

“CxHy” + n O2 x CO2 + y/2 H2O

+ energía

C O2 CO2

Ciudad de México

co2

Soluciones:

• Consumir menos.

•Combustibles con menor contenido en carbono

Descarbonización de los combustibles

• Madera: 10 átomos de carbono por uno de hidrógeno

• Carbón: 1-2 átomos de carbono por uno de hidrógeno

• Petróleo: 1 átomo de carbono por uno de hidrógeno

• Gas natural: 1 átomo de carbono por cuatro de hidrógeno

CADA NUEVA FUENTE DE ENERGÍA EMITE MENOS

CO2 QUE SU PREDECESORA.

La culminación de la descarbonización

es la utilización de hidrógeno como combustible.

Generación química de energía. Pilas

1.0 M CuSO4 1.0 M ZnSO4

Cu

Construcción de una pila

Zn

Cu2+ Cu2+

SO42- Cu2+

SO42-

Cu2+ SO42-

SO42-

Zn2+ Zn2+

SO42- SO4

2-

Zn2+ Zn2+

SO42- SO4

2-

No hay paso de corriente. Circuito abierto

Puente salinoKCl en agar

Cu

1.0 M CuSO4

Zn

1.0 M ZnSO4

Cu Se

deposita en el

electrodo

Zn se disuelve

CátodoCu+2 + 2e- Cu

ÁnodoZn Zn+2 + 2e-

-+2e-2e-

Pila galvánica• Cátodo (+)

REDUCCIÓN Cu+2 + 2e- Cu

• Ánodo (-)OXIDACIÓN Zn Zn+2 + 2e-

• Reacción totalZn + Cu+2 Zn+2 + Cu

¡Reacción espontánea que genera una corriente eléctrica!

Cu

1.0 M CuSO4

Zn

1.0 M ZnSO4

CátodoCu+2 + 2e- Cu

ÁnodoZn Zn+2 + 2e-

-+

Sustituímos la bombilla por un voltímetro

1.1 volts

El hidrógeno como combustible

Energía Obtenciòn de dihidrógeno

Almacenamiento

Transporte

USOS

H2

Materia prima más abundante: H2O

O

HH

Energía

H2O

Energía

Electrolisis

H2 + 1/2 O2

Pila

Energía

H2O + ENERGÍA = H2 + ½ O2

H2

ELECTRÓLISIS DEL AGUA

H2

½ O2 H2

ENERGÍA SOLAR

El futuro es ya una realidad

Utilizar la tecnología del hidrógeno tiene muchas ventajas:

No produce contaminación ni consume recursos naturales.

El hidrógeno se toma del agua, se oxida y se devuelve al agua. No hay productos secundarios ni tóxicos de ningún tipo que puedan producirse en este proceso.

Seguridad. Los sistemas de hidrógeno tienen una historia de seguridad muy impresionante. En muchos casos, el hidrógeno es más seguro queel combustible que está siendo reemplazado. Además de disiparse rápidamente en la atmósfera si se fuga, el hidrógeno, en contraste conlos otros combustibles, no es tóxico en absoluto.

Funcionamiento silencioso. En funcionamiento normal, la celda de combustible es casi absolutamente silenciosa.

Larga vida y poco mantenimiento. Aunque las celdas de combustible todavía no han comprobado la extensión de su vida útil, probablamente tendrán una vida significativamente más larga que las máquinas que reemplacen.

Modularidad. Se puede elaborar las celdas de combustible en cualquiertamaño: tan pequeñas como para impulsar una carretilla de golf o tan grandes como para generar energía para una comunidad entera. Esta modularidad permite aumentar la energía de los sistemas según los crecimientos de la demanda energética, reduciendo drásticamente los costos iniciales.