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Producción de hidrógeno a partir de energía solar
Represa Soledad
Etchegoyen AgustinaTecnologías Ecocompatibles
2012
•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”
•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
El almacenamiento puede darse como:
•Hidrogeno comprimido (gas o líquido)
•En estructuras sólidas
•Como hidruros en aleaciones metálicas
Almacenamiento
•Proceso electroquímico•Proceso termoquímico•Proceso químico •Proceso fotoquímico•Proceso fotocatalítico•Proceso fotoelectroqímico•Proceso fotobiológico
Métodos de Producción
•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?
“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
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
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
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