El hidrógeno como combustible
Vehículos menos contaminantes
Células de combustible y motor de hidrógeno
¿Es el hidrógeno la solución?
El hidrógeno como vector energético
Segunda parte
Title: OBTENCIÓN DEL HIDRÓGENO
Body: Tratamiento de metano con vapor de agua a elevada temperatura. [El 95% del hidrógeno que se produce se hace a partir de combustibles fósiles]
CH4 + H2O (vapor) ? CO + 3H2
CO + H2O (vapor) ? CO2 + H2
Electrólisis del agua. [Proceso mucho más caro que el reformado con vapor, pero produce hidrógeno de gran pureza]
H2O + energía ? H2 + O2
Gasificación de la biomasa. [Combustión incompleta entre 700 y 1200 ºC].
Produce un gas combustible compuesto fundamentalmente por hidrógeno, metano y monóxido de carbono.
A partir de metanol. [Producción de hidrógeno in situ, a bordo del vehículo]
Oxidación parcial con oxígeno o aire: CH3OH + 1/2 O2 ? CO2 + 2 H2
Reformado con vapor de agua: CH3OH + H2O ? CO2 + 3 H2
Descomposición: CH3OH ? CO + 2 H2
[El CO es un veneno de la membrana de intercambio de protones de las pilas de combustible]
Title: EL HIDRÓGENO COMO COMBUSTIBLE
Body: Diversas reacciones de combustión (todas exotérmicas)
El hidrógeno como combustible
Title: USO DEL HIDRÓGENO EN MOTORES TÉRMICOS
Body: Se trata de motores de combustión interna “normales”, adaptados para consumir hidrógeno.
La adaptación del combustible a los actuales motores es relativamente fácil.
La tecnología de estos motores está muy desarrollada.
Diversas marcas de coches ya han desarrollado prototipos de vehículos con motor térmico que consume hidrógeno.
Title: USO DEL HIDRÓGENO EN MOTORES TÉRMICOS
Body: Ejemplo: motor Ford H2 ICE (motor de combustión interna de hidrógeno): cuatro cilindros de 2,3 litros que desarrolla 110 CV.
Hidrógeno gaseoso almacenado a 350 bares en tanques de119 L (equivales a 2,75 kg de hidrógeno. Autonomía de unos 200 km).
El hidrógeno entra a 5,5 bares en el interior del motor. Un turbocompresor comprime el aire de admisión e incrementa la masa de la mezcla de combustible (el hidrógeno el muy poco denso).
Durante la compresión, el aire se calienta y es necesario enfriarlo mediante intercambiadores. El aire comprimido y enfriado se introduce en el motor y se combina con el hidrógeno en los cilindros.
Title: USO DEL HIDRÓGENO EN MOTORES TÉRMICOS
Title: LÍMITES TERMODINÁMICOS DE LOS MOTORES TÉRMICOS
Body: El límite entrópico en el rendimiento del combustible
La energía aprovechable es la energía libre de Gibbs:
La pequeña entropía de formación del H2O y del CO2 hace que el factor entrópico sea negativo y, por tanto, el aumento de la temperatura disminuye el rendimiento del combustible.
Suponiendo que el motor funciona a 600 ºC (873 K), el rendimiento de la reacción de combustión del hidrógeno a esa temperatura es:
Title: LÍMITES TERMODINÁMICOS DE LOS MOTORES TÉRMICOS
Title: LÍMITES TERMODINÁMICOS DE LOS MOTORES TÉRMICOS
Body: El rendimiento de los motores térmicos depende del gradiente térmico:
Si consideramos la temperatura de trabajo unos 600 ºC (mucho más no soportarían los materiales), la eficacia máxima teórica será:
Es decir el rendimiento máximo por este concepto sería del 65%.
La combinación de ambos factores limitantes para un motor de explosión que funcionase con hidrógeno determina su rendimiento:
Rendimiento = 0,31 · 0,65 = 0,20 Es decir, el 20%.
El rendimiento máximo de los mejores motores térmicos rara vez
alcanza el 25%.
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