Cuerpo Académico Energías alternativas para el

desarrollo sustentable.

Ponencia: El hidrógeno como fuente de energía alternativa

Ponente: MC. Marcel Ruiz Martínez, miembro del cuerpo académico

Miércoles 26 de octubre de 2011

Introducción • Fuentes de energía, su importancia: Esta claro para todos la necesidad de

nuestra sociedad de disponer de fuentes de energía abundantes. Una de las fuentes mas importantes son los combustibles fósiles (el petróleo).

• El petróleo es la fuente de energía mas importante en nuestra sociedad, si de repente desapareciera sería una catástrofe a nivel mundial: aviones, automóviles, transporte terrestre y marino, centrales térmicas entre muchas actividades productivas se detendrían por completo. Las economías de los países se hundirían en la miseria, iniciando por aquellos que dependen de la venta de petróleo.

• El origen del petróleo: Por millones de años la materia orgánica de distintas áreas se deposita y se va cubriendo por sedimentos; al quedar cada vez a mayor profundidad, se transforman en hidrocarburos por reacciones químicas de degradación.

Inconvenientes de los combustibles fósiles

• NO RENOVABLE: El proceso de generación del petróleo lleva millones de años; por lo cual se considera un recurso NO RENOVABLE.

• CONTAMINACIÓN: La combustión de los energéticos derivados del petróleo generan contaminantes como el monóxido y el dióxido de carbono; los cuales a su vez son responsables del efecto invernadero y el calentamiento global.

El ejemplo más sencillo de combustión con un combustible fósil es el del metano (gas natural que usamos en las estufas para cocinar).

CH4 + 2O2 => CO2 + 2H2O

Como puede notarse la combustión genera un contaminante (dióxido de carbono).

Una alternativa … para el planeta donde vivimos

• Es decir, eventualmente el petróleo se terminará; no es infinito y su ciclo de regeneración toma millones de años, un tiempo demasiado largo para ser tomado en cuenta por la humanidad.

• Por lo tanto tarde o temprano, deberemos enfrentarnos a la escases del petróleo; se requieren fuentes de energía alternativas a dicho combustible…. ¿Cuál podemos explotar?

• Si del cielo caen limones.. Actualmente se conocen 114 elementos diferentes, 88 de los cuales se encuentran en la naturaleza y el resto se ha sintetizado en laboratorios.

• La abundancia de cada uno es muy variable, a continuación indicaremos los 10 más abundantes en nuestro planeta.

En donde estamosLa abundancia de los recursos.En la siguiente tabla vemos la distribución (en masa porcentual) de los elementos mas abundantes de la corteza terrestre.

Número Elemento Masa porcentual

1 Oxígeno 49.22 Silicio 25.73 Aluminio 7.54 Hierro 4.75 Calcio 3.46 Sodio 2.67 Potasio 2.48 Magnesio 1.99 Hidrógeno 0.910 Titanio 0.6…. Otros 1.1

Producción de hidrógeno

• Actualmente los costos de producción de hidrógeno son altos; por lo cual no se ha llevado a cabo; además de las dificultades técnicas de su manejo.

• Muchos críticos han considerado que en realidad falta voluntad para desarrollar la tecnología de producción de hidrógeno dadas las grandes inversiones en la extracción, procesamiento y venta de los derivados de los combustibles fósiles.

• En esta sesión mostraremos un método de producción de hidrógeno, que aun cuando no se considera rentable a nivel industrial, se muestra aquí para demostrar que cualquiera puede hacerlo a nivel casero.

Producción por hidrólisis

Este proceso es muy sencillo: solo se requiere una batería (12 voltios de preferencia) unos cables y agua saturada de sal.

La molécula de agua es H2O, y está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

En el proceso de electrólisis se logra separar el hidrógeno del oxígeno llevándose a cabo la siguiente reacción química:

ENERGÍA + 2H2O => 2H2+O2

Al separarse ambos elementos se generan los gases hidrógeno y oxígeno.

La combustión del hidrógeno

La combustión del hidrogeno es la mas limpia que existe, ya que además de la alta cantidad de energía que libera su combustión (el hidrógeno es usado para cohetes espaciales) el residuo final es agua; por que la reacción química es como sigue:

2H2 + O2 => 2H2O + ENERGÍA

Es decir, REGRESAMOS A LA SUSTANCIA ORIGINAL (AGUA)

Dificultades para el uso del hidrógenoSe requiere una energía (en el caso de la hidrólisis eléctrica) para obtener el hidrógeno.Una vez obtenido se requiere mantener en estado líquido a altas presiones; si se libera a la atmósfera directamente la temperatura de dicho elemento baja a los 253°C bajo cero.Se requiere una tecnología que maneje estas características en los vehículos (que ya existe) y que lo haga lo suficientemente barato para el público.Es difícil sustituir toda la infraestructura del mundo acostumbrada a la gasolina; los lugares de recarga de hidrógeno para el público en México no existen, lo mismo ocurre en caso de desear comprar un automóvil eléctrico.

Procesos para obtener hidrógeno1. A partir de hidrocarburos: la gasolina está compuesta de

hidrógeno y carbono. Mediante un catalizador se arranca el hidrógeno de la gasolina y se envía, en forma gaseosa, a la pila de combustible.

2. A partir del gas natural y vapor de agua. La opción más barata para producir el hidrógeno es el gas natural, mediante la denominada tecnología del reformado con vapor. Desafortunadamente usa combustible fósil igual que la primera opción.

3. La que hemos visto: a partir del agua mediante electrólisis: una corriente eléctrica descompone el agua en hidrógeno y oxígeno. Pero ¿cómo obtener esta electricidad? Centrales nucleares, energía eólica, solar… se debe buscar la tecnología adecuada para evitar que esta contamine; lo cual es la idea de usar el hidrógeno como combustible.

Video y experimento de generación de hidrógeno

Ahora les recomiendo observar la siguiente explicación sobre la generación del hidrógeno por electrólisis.

Observa el siguiente experimento para separar el hidrógeno y el oxígeno de la molécula de agua.

2H2O => 2H2+O2

Cierre

Gracias por su gentil atención