El Hidrógeno, Vector energético del futuro. (Electrolizador / Pila de Combustible).

Transcripción

1 I Congreso Nacional sobre Fuentes Alternativas de Energía y Materiales Dr. Adrián Chaverri Rodríguez El Hidrógeno, Vector energético del futuro. (Electrolizador / Pila de Combustible). Ing. Jorge Jiménez J. IEA /I+D/ UEN PySA/ICE

2 1.- Por el hidrógeno puede ser la energía limpia que buscamos? 2.- Será el H2 el vector energético ideal para el futuro?

3 La Isla Misteriosa, creo que algún día, el Agua será empleada como combustible, que el hidrógeno y el oxígeno que la constituyen, usados de forma individual o conjunta, originarán una fuente inagotable de luz y calor, JULIO VERNE.

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5 Ventajas de utilizar el hidrógeno como energía 1.- No Contamina: No daña los recursos naturales. El hidrógeno se toma del agua y luego se oxida y se devuelve al agua. No hay productos secundarios ni tóxicos de ningún tipo que puedan producirse en este proceso. 2.- Mayor Seguridad: Los sistemas de hidrógeno tienen una historia de seguridad muy impresionante. En muchos casos, el hidrógeno es más seguro que el combustible que está siendo reemplazado. Además de disiparse rápidamente en la atmósfera si se fuga, el hidrógeno, en contraste con los otros combustibles, no es tóxico en absoluto. 3.- Alta eficiencia: Las celdas de combustible convierten la energía química directamente a electricidad con mayor eficiencia que ningún otro sistema de energía. 4.- Funcionamiento silencioso: En operación normal, la celda de combustible es casi absolutamente silenciosa. 5.- Larga vida y poco mantenimiento: aunque las celdas de combustible todavía no han comprobado la extensión de su vida útil, probablemente tendrán una vida significativamente más larga que las máquinas que reemplacen. 6.- Modularidad: se puede elaborar las celdas de combustible en cualquier tamaño, tan pequeñas como para impulsar una carretilla de golf o tan grandes, como para generar energía para una comunidad entera. Esta modularidad permite aumentar la energía de los sistemas según los crecimientos de la demanda energética, reduciendo drásticamente los costos iniciales.

6 Desventajas de utilizar el hidrógeno como energía 1.- No está a la mano: No existe libre en la naturaleza. 2.- Balance energético negativo: Los esquemas tradicionales de electrolizadores, arrojan un balance energético del hidrógeno que aun debe mejorar, y aunque los resultados han mejorado hasta eficiencias sobre el 80%, aun queda mucho por mejorar. 3.- Elevado Costo de Producción: Esto se debe principalmente al costo de los materiales y productos tecnológicos de punta. 4.- Escasa Densidad energética por unidad de volumen: Esto dificulta la posibilidad de almacenamiento del hidrógeno y complica el trasiego en tuberías presurizadas. Entonces, Cómo producir Hidrógeno de forma adecuada?

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8 (AGUA + ENERGIA ELECTRICA ) >>> (HIDROGENO + OXIGENO)

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15 Tipos de Electrolizadores Electrolizadores Alcalinos: Tecnología industrial madura. Adecuada para aplicaciones estacionarias (hasta 25 bar) Retos I+D: Incrementar eficiencia, su vida útil y reducir los costos Esquema de electrolizador alcalino

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17 Electrolizadores PEM: No se maneja KOH. Diseño compacto y Alta densidad de corriente. Alta presión de operación (hasta varios cientos de bares) Retos I+D: Incrementar la vida de las membranas.

18 Membrana Tipo: N-324, Fabricante Ion Power, Inc. Nafion N-324 es un ácido perfluorosulfonic membrana de intercambio catiónico que combina excelente resistencia química, con un refuerzo de fibra de politetrafluoroetileno fuerte. Puede ser utilizado para la producción de chloroalkali y una variedad de procesos electrolíticos. -Tensiones de Operación (V): 3,53, 3,53 y 3,50 -Eficiencia de Corriente (%): 88, 88 y 84 - NaOH (%): 10, 14 y 20 * Condiciones: 3 mm de distancia, un ánodo AP, cátodo de acero, 90 grados ºC Forma: Nafion N-324 se entrega en la forma "seca", forma H +. "DRY" H + membranas requieren simple pretratamiento de agua alcalina. Consulte el Nafion Boletín Técnico N º de "DRY" pretratamiento membrana H +.

19 Celdas de Combustible PEM: No se maneja KOH. Diseño compacto y Alta densidad de corriente. Alta presión de operación (hasta varios cientos de bares) Retos I+D: Incrementar la vida de las membranas.

20 Tipo de celda y tipo de electrolito usado Abreviatura Celda de combustible de electrolito polimérico PEMFC Electrolito empleado Membrana de intercambio protónico Valor aproximado de temperatura de operación 50 C - 80 C Celda de combustible tipo alcalina Celda de combustible de ácido fosfórico AFC Hidróxido de potasio 250 C PAFC Ácido fosfórico 220 C. Celda de combustible de carbonato fundido MCFC Carbonato fundido (líquido) 650 C Celda de combustible de Celda de combustible de óxido sólido SOFC Cerámico 800 C 1000 C

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26 OBJETIVOS ESTRATÉGICOS DEL ICE Contribuir con la continuidad y calidad del servicio eléctrico a través de la realización de productos y servicios especializados y acordados con los clientes e interesados. Brindar soluciones integrales para la Industria Eléctrica con responsabilidad social y ambiental.

27 Conclusiones 1.- Dada la crisis de los hidrocarburos, a las propiedades del hidrógeno, y a toda la investigación desarrollada mundialmente para encontrar nuevos mecanismos para extaerlo y almacenarlo, se vislumbraba en el hidrógeno, un candidato cada vez más potencial para ser el posible combustible sustituto y/o complementario a los hidrocarburos. 2.- Es necesario incursionar de lleno en nuestro país, con el uso que pueda implementarse del Hidrógeno como vector energético, siempre que esto aporte a la economía y al cuidado de nuestro medio ambiente.

28 3.- Considerar todas las opciones saludables, para aumentar la eficiencia en nuestros procesos, con la incorporación del hidrógeno como vector energético, y con esto, optimizar las fuentes de energías convencionales y complementar a las nuevas energías renovables. 4.- Procurar un desarrollo sostenible y un ahorro sustancial, siguiendo con buen olfato el desarrollo del futuro energético mundial, previendo con acierto lo que nos viene, para así, ver en nuestro futuro, una Costa Rica pujante, una economía creciente, un medio ambiente sostenible y renovadas nuestras esperanzas.

29 Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica. la voluntad., A. Einstein

30 Muchas gracias!! Ing. Jorge Jimenez IEA/I+D/UEN PySA/ICE