CONFERENCIA: El hidrógeno como combustible Dr. D CONFERENCIA: El hidrógeno como combustible Dr. D. José Manuel Fernández Colinas Profesor Titular de Química Inorgánica Decano de la Facultad de Química UNIVERSIDAD DE OVIEDO IES “PANDO”: 15 de noviembre de 2010

El hidrógeno como combustible IES “Pando” de Oviedo Diciembre 2010 2

consumido en los medios Necesidades energéticas Transporte En 2050 el parque automovilístico se habrá triplicado (2200 millones de vehículos) El 97 % del combustible consumido en los medios de transporte procede de crudos de petróleo

Población estimada en 2050 1470468924 habitantes Población estimada en 2050 1619582271 habitantes

C O2 CO2 Combustible: crudos del petróleo. Reacción química: combustión “CxHy” + n O2 x CO2 + y/2 H2O + energía C O2 CO2

co2 Ciudad de México

Soluciones: Consumir menos. Combustibles con menor contenido en carbono

Descarbonización de los combustibles Madera: 10 átomos de carbono por uno de hidrógeno Carbón: 1-2 átomos de carbono por uno de hidrógeno Petróleo: 1 átomo de carbono por uno de hidrógeno Gas natural: 1 átomo de carbono por cuatro de hidrógeno CADA NUEVA FUENTE DE ENERGÍA EMITE MENOS CO2 QUE SU PREDECESORA.

La culminación de la descarbonización es la utilización de hidrógeno como combustible.

Generación química de energía. Pilas

Construcción de una pila Puente salino KCl en agar Zn Cu 1.0 M CuSO4 No hay paso de corriente. Circuito abierto Cu2+ Cu2+ SO42- Cu2+ SO42- Cu2+ SO42- Zn2+ Zn2+ SO42- SO42- Zn Cu 1.0 M CuSO4 1.0 M ZnSO4 11

Se deposita en el electrodo - 2e- + Cátodo Cu+2 + 2e-  Cu Ánodo Zn  Zn+2 + 2e- Cu Se deposita en el electrodo Zn se disuelve Cu Zn 1.0 M CuSO4 1.0 M ZnSO4 12

¡Reacción espontánea que genera una corriente eléctrica! Pila galvánica Cátodo (+) REDUCCIÓN Cu+2 + 2e-  Cu Ánodo (-) OXIDACIÓN Zn  Zn+2 + 2e- Reacción total Zn + Cu+2  Zn+2 + Cu ¡Reacción espontánea que genera una corriente eléctrica! 13

Sustituímos la bombilla por un voltímetro - + 1.1 volts Cátodo Cu+2 + 2e- Cu Ánodo Zn  Zn+2 + 2e- Cu Zn 1.0 M CuSO4 1.0 M ZnSO4 14

H2 El hidrógeno como combustible Almacenamiento Energía Obtenciòn de dihidrógeno Transporte USOS 15

Materia prima más abundante: H2O Energía 16

Energía Electrolisis H2O H2 + 1/2 O2 Pila Energía 17

H2 H2O + ENERGÍA = H2 + ½ O2 ELECTRÓLISIS DEL AGUA 18

H2 ½ O2 H2 19

ENERGÍA SOLAR 20

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El futuro es ya una realidad

Utilizar la tecnología del hidrógeno tiene muchas ventajas: No produce contaminación ni consume recursos naturales. El hidrógeno se toma del agua, se oxida y se devuelve al agua. No hay productos secundarios ni tóxicos de ningún tipo que puedan producirse en este proceso. 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. 26

Funcionamiento silencioso. En funcionamiento normal, la celda de combustible es casi absolutamente silenciosa. Larga vida y poco mantenimiento. Aunque las celdas de combustible todavía no han comprobado la extensión de su vida útil, probablamente tendrán una vida significativamente más larga que las máquinas que reemplacen. 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. 27