Producción de hidrógeno a partir de energía solar

Represa Soledad

Etchegoyen AgustinaTecnologías Ecocompatibles

2012

Introducción

•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”

•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”

El Hidrógeno como alternativa

•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

Ventajas del Hidrógeno

Ciclo del H2

Producción de H2

Combustión de H2

Medio Ambiente

EnergíaPrimaria

agua

agua

ENERGÍA ÚTIL

Almacenamientoy transporte de H2

O2

O2

Almacenamiento

El almacenamiento puede darse como:

•Hidrogeno comprimido (gas o líquido)

•En estructuras sólidas

•Como hidruros en aleaciones metálicas

Almacenamiento

Producción

•Proceso electroquímico•Proceso termoquímico•Proceso químico •Proceso fotoquímico•Proceso fotocatalítico•Proceso fotoelectroqímico•Proceso fotobiológico

Métodos de Producción

Producción de hidrógeno a partir de energía 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)

¿Por qué Hidrógeno Solar?

Métodos de Producción de Hidrógeno Solar

Fotoelectroquímica

•Sistema integral de producción de hidrógeno a partir de la

fotoelectroquímica

“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

•El proceso se inicia con la generación de pares electrón-hueco en la partícula del semiconductor

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

Ya tenemos el H2

¿y ahora?

Celdas de combustible

•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

PEM Proton Exchange Membrane

•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

En la práctica…

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

Propiedad de Mike Strizki ubicada en Nueva Jersey

¡MUCHAS GRACIAS!

Soledad Represa

Agustina Etchegoyen