1 PRESENTACIÓN DEL PROYECTO

Transcripción

1 1 PRESENTACIÓN DEL PROYECTO 1.1 DENOMINACIÓN DEL PROYECTO Economía del Hidrógeno: Producción, Transporte,. 1.2 DIMENSIÓN PEDAGÓGICA: Curso (Curso, Cursillo, Seminario, Taller, Conferencia) 1.3 OBJETIVO PEDAGÓGICO: Capacitación (Actualización, Perfeccionamiento, Capacitación) 1.4 BREVE DESCRIPCIÓN Y FUNDAMENTACIÓN El problema. Los dos riesgos ambientales más importantes que enfrenta actualmente la humanidad son la contaminación del aire y el calentamiento global. Ambos tienen una relación directa con la excesiva dependencia del uso de combustibles fósiles. Los contaminantes producidos por la combustión de hidrocarburos causan problemas de salud vinculados a la urbanización de la población mundial. El aumento neto de dióxido de carbono en el medio ambiente causado por la combustión de hidrocarburos es una de las principales causas sospechadas del calentamiento global. Por otra parte, la importación de combustibles provenientes de hidrocarburos caros se ha convertido en una pesada carga para muchos países, causando inestabilidad política y económica. La propuesta Tenemos que hacer un cambio en la matriz energética en la cual haya menos dependencia de combustibles fósileslimitados y contaminantes y más inserción de energías limpias y renovables o, más amplio aún, sustentables, como la solar, eólica, biomasa, mareomotriz, etc. Sin embargo, en el aprovechamiento integral de estas energías sustentables no contaminantes, surgen dificultades en el almacenamiento y transporte de las mismas, como también la coincidencia esporádica entre la oferta y la demanda. En este escenario aparece el HIDRÓGENO como candidato ideal para cumplir la función de almacenador y transportador de energía en reemplazo de los combustibles fósiles y satisfacer las diferencias entre oferta y demanda. El Hidrógeno es entonces un intermediario entre la energía primaria y el dispositivo de conversión de la misma, es decir, un vector energético. El hidrógeno puede ser producido a partir de agua utilizando una variedad de fuentes de energía (sustentables o no). Dado que las sustentables están disponibles en todas partes del mundo, todos los países podrían tener acceso al hidrógeno, lo que conllevaría una mayor democratización de la energía. No obstante antes que pueda llevarse a cabo el uso del hidrógeno a gran escala, deberán resolverse los principales retos tecnológicos que actúan como cuello de botella para la Economía del hidrógeno, los que serán discutidos en este curso. 1.5 DOCENTES DOCENTE RESPONSABLE Apellidos y Nombres RODRIGUEZ, Carlos Ramiro N de Documento Único Título de Postgrado Doctor en Física Cargo Profesor Adjunto UNC Dedicación Exclusiva Dirección Dr. J. M. Pizarro N 789 Localidad Córdoba Provincia Córdoba Código Postal 5010 Teléfono de contacto Característica 0351 N Dirección de correo electrónico ramiro246@gmail.com 1

2 1.5.2 DOCENTE COLABORADOR Apellidos y Nombres ABDELBAKI, Abdelbassat N de Documento Único Master recherche Chimie Separative, Materiaux et procedes Application au cycle du Título de Postgrado combustible nucleaire Ecole Nationale Superieure de Chimie Montpellier, France Cargo Ayudante de Docencia Dedicación Completa Dirección Deocarets N 870 Localidad Caleta Olivia Provincia Santa Cruz Código Postal 9011 Teléfono de contacto Característica 0297 N Dirección de correo electrónico aabdelbaki@uaco.unpa.edu.ar DOCENTE COORDINADOR LOGÍSTICO Apellidos y Nombres ABDELBAKI, Abdelbassat N de Documento Único Master recherche Chimie Separative, Materiaux et procedes Application au cycle du Título de Postgrado combustible nucleaire Ecole Nationale Superieure de Chimie Montpellier, France Cargo Ayudante de Docencia Dedicación Completa Dirección Deocarets N 870 Localidad Caleta Olivia Provincia Santa Cruz Código Postal 9011 Teléfono de contacto Característica 0297 N Dirección de correo electrónico aabdelbaki@uaco.unpa.edu.ar 1.6 PROYECTOS DE INVESTIGACION, EXTENSION Y/O PROGRAMAS AL QUE PERTENECE LA PROPUESTA Código 29/B143 Denominación ESTUDIO DE LA PRODUCCIÓN CENTRAL Y DISTRIBUCIÓN DE HIDRÓGENO, APLICADO AL CIRCUITO PATAGÓNICO PICO TRUNCADO- CALETA OLIVIA-COMODORO RIVADAVIA Observaciones 2 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO 2.1 OBJETIVOS GENERALES 1) Proporcionar elementos fundamentales de conocimiento electroquímico para la comprensión cabal de los fenómenos involucrados en la electrólisis de agua y una introducción a los aspectos tecnológicos de la misma, vinculados a la temática relacionada a celdas de combustible. 2) Proporcionar elementos de análisis para la determinación de la infraestructura adecuada al uso del hidrógeno (referida al manejo, almacenamiento, transporte y distribución), que permitan la disponibilidad confiable de este vector energético. Discutir las principales debilidades, amenazas, fortalezas y oportunidades de las diferentes tecnologías que consideren las formas relevantes de transporte y distribución desde la planta de producción a los usuarios y las soluciones que 2

3 contemplen factores de seguridad, economía, eficiencia e impacto sobre el ambiente. 3) Incursionar en el conocimiento de la problemática vinculada al uso del hidrógeno como combustible (ya sea puro o en mezclas gaseosas), aplicado en motores de combustión interna y en celdas de combustible. Discutir las principales características de la combustión del hidrógeno y de su conversión electroquímica, haciendo un análisis tanto de su eficiencia ( del pozo a la rueda ) como del impacto ambiental de los distintos usos. Aspectos de seguridad en el uso del hidrógeno. 4) Discutir las razones por las cuales el sistema de transporte global dependiente del petróleo no es sustentable. Analizar las posibles soluciones mediante la inserción de vehículos eléctricos integrados a nuevas redes urbanas inteligentes, que hagan uso creciente de energías sustentables mediante generación distribuida y permitan movilidad urbana a menor costo que con hidrocarburos. Estos sistemas son posibles mediante la combinación de automóviles inteligentes que pueden comprar, almacenar y vender electricidad a redes inteligentes mediante una tecnología acoplada a la dinámica de precios del mercado. 5) Analizar la naturaleza complementaria de la electricidad y el hidrógeno y discutir las ventajas de la electrificación de la cadena de abastecimiento de energía (esto es la conversión de energía de diversas fuentes en electricidad y su distribución como tal o convertida en hidrógeno). 2.2 CONTENIDOS MÍNIMOS 1) Fundamentos electroquímicos. Cinética electroquímica. Producción de hidrógeno por Electrólisis. Electrólisis de alta presión de agua. Electrolizadores alcalinos y de membrana. Electrolizadores atmosféricos y a presión. 2) Gas a presión- Líquido criogénico- Hidruros. Distribución en planta de los sistemas de transporte y almacenamiento. Sistema para gas hidrógeno y oxígeno. 3) Usos del hidrógeno por combustión y por conversión electroquímica. Mezclas de hidrógeno GNC. Celdas de combustible. Motores de combustión Interna. Motores a Hidrógeno. ORGANIZACIÓN DE LOS CONTENIDOS - PROGRAMA ANALÍTICO 2.3 (Para el caso de planes de carreras. Adjuntar Formulario Resolución 052) PRIMERA PARTE PRODUCCIÓN ELECTROQUÍMICA DE HIDRÓGENO 1. Fundamentos de electrólisis 1.1 Química de la electrólisis de agua 1.2 Analogía entre circuitos eléctricos y celdas de electrólisis de agua 1.3 Resistencias eléctricas 1.4 Resistencias relacionadas al transporte 2. Consideraciones termodinámicas 2.1 Voltaje teórico de celdas 2.2 Eficiencia de celdas 3. Cinética de electrodos 3.1 Sobrepotenciales en la generación de hidrógeno 3.2 Sobrepotenciales en la generación de oxígeno 3.3 Sobrepotencial de celda 3

4 4. Resistencia eléctricos y de transporte 4.1. Resistencias eléctricas 4.2. Resistencias en el transporte 4.3. Fenómenos de burbujas 5. Consideraciones prácticas 5.1. Configuración de celdas 5.2. Condiciones de operatividad 5.3. Requerimientos en la calidad del agua 5.4. Consideraciones del sistema 6. Desarrollo histórico de la electrólisis de agua 7. Innovaciones recientes 7.1. Electrólisis fotovoltaica 7.2. Electrólisis de vapor 7.3. Comparación entre tecnologías 8. Tendencias en la investigación 8.1. Electrodos 8.2. Electrocatálisis 8.3. Electrolitos y aditivos 8.4. Manejo de burbujas SEGUNDA PARTE INFRAESTRUCTURA 1. Infraestructura para la distribución de hidrógeno para un sistema de energía 1.1 Transporte de hidrógeno por gasoductos 1.2 Transporte por rutas 1.3 Sistemas alternativos de distribución de hidrógeno 1.4 Almacenamiento estacionario a granel 1.5 Tecnologías de apoyo 1.6 Estaciones de abastecimiento de hidrógeno 2. Suministro de combustible para aplicación en el mercado 2.1 Abastecimiento de hidrógeno actual y futuro 2.2 Criterios de abastecimiento. Requerimientos a mediano y largo plazo 2.3 producción y distribución de hidrógeno 2.4 Conclusiones ALMACENAMIENTO 3. Tecnologías de almacenamiento físico de hidrógeno 3.1 Resumen general 3.2 Diseño y especificaciones de un sistema de combustible 3.3 Conclusiones 4. Hidruros metálicos 4

5 4.1 Fundamentos para el almacenamiento de hidrógeno mediante hidruros metálicos 4.2 Aplicaciones de los hidruros metálicos 4.3 Conclusiones 5. Hidruros complejos 5.1 Estructura de los hidruros complejos 5.2 Termodinámica de los hidruros complejos 5.3 Hidruros orgánicos para el almacenamiento de hidrógeno 5.4 Sistemas de almacenamiento de hidrógeno que utilizan hidruros orgánicos 6. Adsorción de hidrógeno 6.1 Conceptos de adsorción 6.2 Adsorción de hidrógeno 6.3 Materiales 6.4 Almacenamiento de hidrógeno 6.5 Capacidad total de almacenamiento ANÁLISIS ESTRATÉGICO 7. Análisis de ciclo de vida e impacto económico 7.1 Definiciones y metodología 7.2 Extracción, conversión y distribución de combustibles 7.3 Resultados del proceso de análisis en cadena 7.4 Conclusiones 8. Penetración en el mercado de tecnologías de hidrógeno y celdas de combustible 8.1 Penetración en el mercado de innovaciones radicales 8.2 Perspectivas en hidrógeno y celdas de combustible 8.3 Cooperación internacional 8.4 Evolución conjunta de tecnología y políticas 8.5 Conclusiones TERCERA PARTE 1. Propiedades Físicas 2. Propiedades Químicas 3. Propiedades de los combustibles 3.1. Contenido de energía 3.2. Combustibilidad 3.3. Rango de inflamabilidad 3.4. Energía de ignición baja 3.5. Distancia de enfriamiento 3.6. Temperatura de autoignición 3.7. Velocidad de llama 3.8. Fragilización 3.9. Fugas de hidrógeno Relación aire/combustible 5

6 4. Motores de combustión interna 4.1. Ignición prematura 4.2. Sistema de distribución de combustible 4.3. Sistemas de inyección: central, puerto, directa 4.4. Sistemas de ignición 4.5. Ventilación del cárter 4.6. Salida de potencia 4.7. Mezclas gaseosas con hidrógeno 5. Celdas de combustible 5.1. Tipos de celdas 6. Abastecimiento de hidrógeno 6.1. Costos de producción de hidrógeno 6.2. Impacto ambiental 2.4 REQUISITOS DE ADMISIÓN Título universitario de grado o carreras no universitarias de nivel superior. 2.5 DESTINATARIOS Profesionales, técnicos y demás interesados del sector público y privado. 2.6 METODOLOGÍA DE TRABAJO MODALIDAD DE CURSADO (Presencial, Semi-presencial o La parte presencial se realizará a lo largo de 4 sesiones Virtual) CARGA HORARIA CUPO Teoría Práctica Otros (1) Mínimo 5 Máximo 30 Horas Totales 40 (1) Observaciones Resolución de un cuestionario 6