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Motor de combustión interna de hidrógeno
 

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    Motor de combustión interna de hidrógeno Motor de combustión interna de hidrógeno Presentation Transcript

    • Motor de combustión interna:HIDRÓGENO
    • Trabajo realizado por:• Airimitoaie, Catalin Florin• Pallarés Saltorio, Sebastián
    • 1- HidrógenoI) ¿ Qué es el hidrógeno ? Es un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable. Con una masa atómica de 1u (uma), el hidrógeno es el elemento químico más ligero y es, también, el elemento más abundante, constituyendo aproximadamente el 839% de la materia visible del universo.II) Obtención del hidrógeno: -> Tratamiento de metano con vapor de agua a elevada temperatura. [El 95% del hidrógeno que se produce se hace a partir de combustibles fósiles] -> Electrólisis del agua. [Proceso mucho más caro que el reformado con vapor, pero produce hidrógeno de gran pureza] -> Gasificación de la biomasa. [Combustión incompleta entre 700 y 1200 ºC]. -> A partir de metanol. [Producción de hidrógeno in situ, a bordo del vehículo]
    • 2- Usos del Hidrógeno en motores de combustión interna.• 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.
    • 2- Usos del Hidrógeno en motores de combustión interna * 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 de 119 L (equivale 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 es 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.
    • 2- Usos del Hidrógeno en motores decombustión interna.
    • 2- Usos del Hidrógeno en motores de combustión interna I)Limites termodinámicos del motor de H2 Temperatura Energía térmica Factor entrópico Energía eficaz Rendimiento H2O (g) (ºC) H (kJ/mol) T S (kJ/mol) G (kJ/mol) máximo (%) 100 -241 70,9 -170 70,4 200 -241 90 -152 63 300 -241 109 -133 54,88 500 -241 147 -96 40 600 -241 166 -75 31
    • 2- Usos del Hidrógeno en motores de combustión interna II)Rendimiento del motor térmico: - Si consideramos la temperatura de trabajo unos 600 ºC (mucho más no soportarían los materiales), la eficacia máxima teórica será: Tmotor Tambiente 893 298 Re n dim iento 0,65 Tmotor 893 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%.
    • III) Comparación entre motor de combustión H2 y motor de combustióncon combustible fósilFord Fusion Hydrogen 999 Ford Fusion 1.6i+
    • III) Comparación entre motor de combustión H2 y motor de combustióncon combustible fósil Ford Fusion Hydrogen 999 -Es el coche más rápido del planeta gracias a que es impulsado por una pila de combustible de Hidrógeno. Ford Fusion 1.6i+ -Coche típico urbano, que se defiende muy bien en terrenos de ciudad y autovía pese a no tener un gran nombre de caballos.
    • III) Comparación entre motor de combustión H2 y motor de combustióncon combustible fósil Ford Fusion Hydrogen 999 Ventajas Inconvenientes -No contamina. -És muy caro. -El combustible es renovable. -No tiene maletero. -És ecologico. -És monoplaza. -Hace menos ruido. -No ésta urbanizado. -Tiene mas rendimiento. -Para frenar se -Una mayor potencia (770CV – 333km/h) necesitan 2 paracaídas. --Una menor potencia (100CV )
    • III) Comparación entre motor de combustión H2 y motor de combustióncon combustible fósil Ford Fusion 1.6i+ Ventajas Inconvenientes -Multiplaza -Contamina. -Urbanizado -Hace ruido. -Económico -Combustible no renovable -Más ligero
    • 3 – Pilas o células de combustible(heliox). Son pilas donde la masa de los electrodos no está determinada de antemano y puede ser renovada de forma continua. CARGA 2e- 2e- O2 electrolito H2 Pt H+ O- H+ Pd O- H+ O2 H2 O- O- H+ H2 H+ O2 H+ Pt H2O Pd
    • 3 – Pilas o células de combustible (heliox). Las células se organizan en paneles para obtener más voltaje:
    • 3 – Pilas o células de combustible (heliox). Rendimiento de un motor eléctrico movido por una pila de combustible de hidrógeno El rendimiento global de un motor eléctrico movido por pila de combustible(ya sea eléctrica o de hidrógeno) es del orden del 72% frente al 25% de los mejores motores térmicos de combustión interna.
    • 3 – Pilas o células de combustible (heliox). Ventajas: rendimiento, emisiones contaminantes nulas Inconvenientes actuales: -> Coste de la pila de combustible. -> Su peso. -> La dificultad para suministrar energía en ambiente frío. -> La problemática de la obtención y distribución del hidrógeno Si se fomenta el uso del hidrógeno como vector energético, las pilas de combustible asociadas a motores eléctricos tendrán aplicación futura en automoción.
    • 6– Motor de hidrógeno:I) Tipos: Existen dos tipos básicos de motor de combustión que emplean hidrógeno como combustible. El primero y más importante es el motor de combustión de hidrógeno de cuatro tiempos, que es en esencia un motor típico de combustión interna, y el segundo se trata del motor Wankel.I.I) Motor de cuatro tiempos I.II) Motor Wenkel
    • I) Tipos de motor de hidrógeno: I.I) Motor de cuatro tiempos -El diseño de este motor es básicamente el mismo que el de un motor a gasolina, es decir, un motor que sigue el ciclo Otto, con sus pistones, válvulas y demás sistemas -Aprovecha las especiales características que presenta el hidrógeno como combustible: *Alta velocidad de llama en flujo laminar. *Alto número de octanos. *Ninguna toxicidad, polución o emisión de gases de efecto invernadero
    • I) Tipos de motor de hidrógeno: I.I) Motor WankelMotor del tipo rotativo que dabuenos resultado según los últimosensayos utilizando el H2 comocombustible. Estos buenos resultados se debena la configuración de este motor, elcual minimiza las dificultades decombustión que se dan en otrostipos de motores.El motor rotativo no suele darproblemas de autoencendido pues,tal y como se puede apreciar en lafotografía del motor, la cámara decombustión presenta unageometría adecuada para lacombustión del hidrógeno, o sea,presenta una relaciónvolumen/superficie muy elevada
    • 5 – Ejemplos varios de automóvilesqué utilizan hidrógeno: I) Automoviles reales:
    • I) Automoviles reales
    • 5 – Ejemplos varios de automóviles qué utilizan hidrógeno: I) Maquetas, prototipos, diseños:
    • I) Maquetas, prototipos, diseños:
    • I) Maquetas, prototipos, diseños:
    • I) Maquetas, prototipos, diseños:
    • I) Maquetas, prototipos, diseños: Motor con combustible de hidrógeno didáctico, hecho en un taller. Imagen: AIP / Profes.net
    • I) Maquetas, prototipos, diseños:I.I) Diseños propios: