Your SlideShare is downloading. ×
Almacenamiento de hidrogeno
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×

Introducing the official SlideShare app

Stunning, full-screen experience for iPhone and Android

Text the download link to your phone

Standard text messaging rates apply

Almacenamiento de hidrogeno

2,148
views

Published on


0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
2,148
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
46
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. ANÁLISIS BIBLIOMÉTRICO DE LAS ESTRATEGIAS DE ALMACENAMIENTO DE HIDROGENO DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Dificultades en el almacenamiento de hidrogeno HIPÓTESIS El uso de hidruros complejos que absorban químicamente el hidrogeno podría ser la forma de almacenamiento más eficiente desde el punto de vista energético. OBJETIVOS: General  Evaluar las características y los rendimientos de los sistemas de almacenamiento de hidrógeno para determinar cuál es la mejor tecnología para la cadena de producción-almacenamiento y consumo. [4] Específicos:  Comparar cualitativamente las distintas soluciones de almacenamiento basados en parámetros como la capacidad de almacenamiento, costos energéticos en el proceso de captación y liberación, seguridad, facilidad de transporte.  Demostrar que una tecnología basada en hidruros clatratos de hidrógeno aunque lejos de estar optimizada puede llegar a ser competitiva con las demás. ANTECEDENTES NECESIDADES  Convertir al hidrógeno en un vector energético  Además de querer utilizarse en la industria automotriz, el hidrógeno tiene potencial uso en plantas de energía solar y energía eólica ya que se podría almacenar la energía excedente que se produce durante las horas pico de generación, para luego utilizarla en horas pico de consumo.  Son dos las tecnologías que pueden usar el hidrógeno como combustible: sistemas que utilizan motores de combustión y motores electroquímicos con pilas de combustible.  poder almacenar a bordo de un automóvil de pilas de combustible la cantidad suficiente de hidrogeno para proporcionar una autonomía de 500 Km.
  • 2. El hidrógeno presenta una densidad muy baja (0.089 Kg/m3 ) sin embargo tiene un alto contenido energético por peso y esto lo convierte en un combustible de interés o en un portador de energía. De esta manera se requiere transformar el hidrógeno en una forma fácilmente manejable por compresión o licuefacción o atrapándolo, a través de la interacción con otros compuestos mediante uniones fuertes o débiles, como enlaces covalentes o fuerzas de Van der waals [4] El objetivo de las tecnologías para el almacenamiento del hidrógeno es reducir el volumen que el hidrógeno ocupa naturalmente en su estado termodinámico estable bajo condiciones ambientales, es decir, como gas. con la demanda actual de sistemas energéticos mas eficeintes, las tecnologías de alamcenamiento que desperdician una alta cantidad de la energía que transportan deben ser reeplazadas o al menos confinadas a aplicaciones donde no se pueda usar otra tecnología. desperdiciar hidrogeno no es simplimente desperdiciera su contenido energetico. el hidroegeno eno es un recurso natural sino que la mayor parte de este se debe producir agotando otros recursos por ejemplo mediante la gasificación de combustibles fosiles cuya eficiencia es alrededor del 40 al 60 %. Esto significa que por cada 1 kg de hidrogeno desperdiciado se están hecahndo a perder 2 kg de combstible fosil.[4] La eventual escacez de combustibles fósiles nos obliga a buscar otra alterantivas energéticas que puedan basarse en recursos renovables y que generen un menor impacto ambiental. Generalidades Con el desarrollo de la economía del hidrógeno y los VCC (vehículos de celdas de combustible), la manera de almacenar y liberar grandes cantidades de hidrógeno se convierte en un mayor problema, y los esfuerzos en investigación están apuntando a resolver este problema tecnológico.[4] El hidrógeno es el combustible más limpio y tiene un poder calorífico 3 veces superior al del petróleo sin embargo no es un recurso natural sino un combustible hecho por el hombre. Por eso el hidrógeno tiene implícito un costo de manufactura que lo hace tres veces más costoso que los productos derivados del petróleo. Por lo anterior cualquier método de almacenamiento debe evitar un incremento en el costo del hidrógeno como combustible. Hay un solo problema para el desarrollo del programa del vehículo de hidrógeno y es su almacenamiento. Si pensamos en los 49 m3 que ocupan 4 Kg de hidrógeno, que es lo requerido para una distancia de manejo práctica, uno puede imaginarse en lo difícil que es el trabajo de almacenar hidrógeno. El almacenamiento básicamente implica reducir el enorme volumen de este gas. Los métodos de interés incluyen compresión, licuefacción, fisisorción, hidratos metálicos e hidratos complejos. [3]  baja densidad del hidrógeno  pérdida de energía en su almacenamiento/ gastos extras(compresión , criogenización, asilamiento térmico)  mayores gastos monetarios
  • 3.  el costo por unidad de energía es muy alto  no es competitivo almacenarlo en recipientes a presión  se usa muchas veces la misma tecnología actual y disponible del gas natural para aplicarla al hidrógeno por ejemplo en las redes de tuberías para el transporte o los compresores de pistones o turbocompresores pues es necesario modificar su diseño  el transporte –diseño de tuberías especiales MARCO TEORICO Actualmente…….. pag 84 Aunque el hidrógeno posea todas las ventajas para convertirse en un vector energético determinante, tiene que superar dos obstáculos que podrían frenar su utilización. Si bien es el más ligero de los átomos existentes, es también el más voluminoso en su estado gaseoso a temperatura y presión corrientes. Además, su capacidad de liberación de energía hace que sea un gas especialmente inflamable. Por lo tanto, antes de utilizarlo, habrá que resolver la compleja problemática de su almacenamiento y su distribución en las condiciones requeridas de volumen y de seguridad.[2] ALMACENAMIENTO EN FORMASÓLIDA Almacenamiento de hidrógeno como gas absorbido en sólidos porosos. Por ejemplo en nanotubos de carbón activado. Los científicos llevan años experimentando diferentes métodos de almacenar el hidrógeno, lodos de hidrógeno, nanotubos de carbono, nanofibras de grafito, fulerenos, zeolitas, microesferas de vidrio, hidruros metálicos etc. Los depósitos de hidruros metálicos contienen compuestos metálicos (fundamentalmente metales de transición y tierras raras), que forman redes cristalinas con intersticios en los que bajo ciertas condiciones pueden quedar absorbidos átomos de hidrógeno. La capacidad de almacenamiento del metal viene determinada por sus curvas PCT (presión, concentración y temperatura) características. En condiciones catalíticas apropiadas y a través de una ligera calefacción (del orden de los 80ºC, que podría ser obtenida por el propio calor emitido por la pila de combustible) un fenómeno de desorción libera después el hidrógeno haciendo posible su utilización como combustible. [2] MÉTODOS QUÍMICOS En forma de amoníaco hidruros metálicos(forma sólida) los clatratos Los clatratos son compuestos en los que las moléculas de un gas están encapsuladas en una red cristalina de moléculas de otro compuesto, usualmente agua. Se sabe que los clatratos de agua están presentes en cantidades abundantes
  • 4. en el fondo oceánico, donde dominan presiones suficientemente elevadas para estabilizarlos. ¿CÓMO ALMACENAR EL HIDRÓGENO? [1] PROBLEMAS EN FORMAGASEOSA  Altas presiones  Pesos elevados de los tanques si se comprime  mucho espacio si no se comprime-tanques muy grandes  COMPRESION=PÉRDIDA DE ENERGÍA(metodología clásica) EN FORMALÍQUIDA  Baja densidad por unidad de volumen comparado con otros combustibles  LICUEFACCIÓN= PÉRDIDA DE ENERGÍA(metodología clásica)  ASILAMIENTO TÉRMICO  Recipientes especiales muy costosos  MANTENIMIENTO COSTOSO  baja temperatura de ebullición  minimizar pérdidas de fluido criogénico(N2)  Pérdidas por ebullición(por ejemplo del 0.25%/día en depósitos Dewar en camiones)  TRANSPORTE  por tuberías: peligro de explosión por condensación del vapor de agua.  no se pueden usar aislamientos porosos  Fragilización de los materiales Poco práctico en instalaciones no industriales EN FORMASÓLIDA(más reciente) Los hidruros metálicos Modo compacto Intermedio en peso Según el tipo de enlace: Iónicos metálicos Covalentes(descartados como almacenadores pues solo liberan el H2  transferencia de calor  el deterioro del lecho metálico  la seguridad  la Fragilización  la baja densidad de almacenamiento,  la baja densidad de energía  la necesidad de desarrollar
  • 5. a temperaturas superiores a 800 °C, ej. hidrocarburos) compresores de hidrógeno fiables. REFERENCIAS [1] http://www.energiasostenible.net/almacenamiento_y_transporte_de_hidrog.htm [2] http://www.madrimasd.org/blogs/energiasalternativas/2007/04/27/64520 [3] Progress and problems in hydrogen storage methods. Li Zhou. High Pressure Adsorption Laboratory, School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China. Renewable and sustainable energy reviews. [4] Comparison of hydrogen hydrates with existing hydrogen storage technologies: Energetic and economic evaluations Pietro Di Profio a,1, Simone Arca a,2, Federico Rossi b,3, Mirko Filipponi b,* a CEMIN, Centro di Eccellenza Materiali Innovativi Nanostrutturati, Dip. Chimica, University of Perugia, Via Elce di Sotto, 8 - 06123 Perugia, Italy b CIRIAF, University of Perugia, Industrial Engineering Department, Via G. Duranti 67, - 06125 Perugia, Italy ARTÍCULOS  Progress and problems in hydrogen storage methods Hay básicamente 5 métodos candidatos que han atraído el interés de la comunidad científica: la compresión, la licuefacción, la fisisorción, los hidruros metálicos y los hidruros complejos.  Comparison of hydrogen hydrates with existing hydrogen storage technologies Los métodos clásicos de almacenaje basados en la compresión y la licuefacción se han establecido como enfoques eficientes, pero envuelven enormes problemas de seguridad y costos asociados con el trabajo de compresión y enfriamiento que no son despreciables. La eficeincia de uan tecnología en particular para el almacenamiento del hidrógeno no es sólo una cuestión de la capacidad máscica o volumétrica sino de la red o toda la cadena de la energía almacenada. De hecho la energía necesaria para transformar el hidrógeno desde su estado gasesoso hasta las condiciones de almacenamiento, y luego la energía requerida para recuperar la misma forma desde el medio de almacenamiento es un problema crítico y especialmente para los hidruros metalicos. Para comprimir hidrogeno, se require energia como trabajo mecanico; para licuarlo, lo mismo, además, se necesitan energía de enfriamiento y trabjo de compresión más una
  • 6. cierta cantidad e energía necesaria para mantener el hidrogeno bajo las condiciones termodinámicas apropiadas de estado liquido. Cuando en vez de lo anterior, el hidrogeno se almacena en o dentro de soportes, su estabilidad será mayor mientras mas fuerte sea la interaccion con el soporte. en ese caso, una enerome cantidad de energía será necesaria para recuperar el hidrogeno del soporte. de esta forma nos damos cuenta que el problema del alamacenamienteo no solo recide en la capacidad sino la efeiceincia energética pues se deben descartar aquellos métodos que impliquen un balance negativo de energía ya que de lo que se trata es precismente almacenar energía. considerando una combinacion adecuada entre estabilidad del sistema de almacenamiento y facilidad en la recuperacion del hidrogeno, es possible estimar que un valor adecuado para la energia de interaccion entre el hidrogeno y su soporte debe ser de aproximadamente 20 Kcal/mol o lo que equivale a 40 000Kj/Kg de hidrogeno. este es un valor intermedio entre la energía de interaccion típica para los enlaces covalntes y para los enlaces débiles. como métodos clasicsos y bien estalecidos escogimos la compresión estándar a 200 bares en cilindros de acero y la compresión estándar a 300 y 750 bares en os nuevos cilindros de aluminio con chaqueta de fibra de carbono. también la licuefacción. para la calse de sitemas basados en el principio de quimisorción, donde en enalce de la molecula de hidrogeno se rompe para formar nuevos enlaces con el soporte de almacenamiento se van a analizar los hidruros metalicos usando MgH2 como representatico de los hidruros de alta temperatura(HTH) y el LaNi5H6 coo representativo de los hidruros de abaja temperatura.(LTH). también se analiza el NaAlH4 como ejemplo de los nuevos hidruros basados en aleacones de alumnio (alanatos). como representantes de la fisisorción se han escogido los nanotubos de paredes de carbón donde el hidrogeno interactua a un nivel muy débil con el soporte. un interés especial se le ha puesto al amoniaco ya que además ser un medio prometedor de almacenamiento tiene una producción industrial muy bien establecida. todos los sitemas fueron comparados con los clatratos con elfin de dererrmianr si estos últimos tiene lo necesario para compertir primero lass condiciones termodinamicas de los sistemas de almacenamiento son el hidrogeno almacenad adentro han sido identificadas y luego las condiciones termodinamicas bajo las culaes el proceso de almacanamiento y liberacion tienen luegar han sido evaluadas. segundo, los datos fundaentales han sido recolectados tales como system gravity, capacidad teorica de almacenamiento, calor especidfico, calor latente,,, luego la energía de interaccion ente el h2 y el soporte han sido obtenidas con el fin de determinar si cumplen o no son el valor optimo de 40000Kj/kg. se define la energía especidfica de consumo que el la porción de energía almacenada en formade h2 que es necesaria para lso procesos de almacenamiento y liberación . evaluar
  • 7. eficiencia y se evalua el impacto ambiental a través de las emisiones de co2 para un proceso de almacenamiento y liberación.