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Pilas de combustible - pilas de hidrógeno - G

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Bicicletas Eléctricas Asistidas por Pilas de Combustible de Metanol Directo.

Por: Axel Arruti, Pedro M. Gómez, Antonio Guerin. Apria Systems, EcoByke

Bicicletas eléctricas asistidas por pilas de combustible de metanol directo."La pila de combustible se define como un dispositivo electroquímico capaz de convertir directamente la energía química de un combustible, alimentado ininterrumpidamente, en energía eléctrica (corriente continua); el combustible actúa como reductor y el comburente como oxidante."

"Existen bicicletas impulsadas por pilas de combustible de hidrógeno."

"Las pilas de combustible son modulables y portátiles, no generan emisiones contaminantes. La eficiencia de la pila de combustible es alta y los costes de operación similares a otros sistemas."

Celdas de Combustible.

Por: Grupo ST (Sdem Tega)

Celdas de combustible."• Una Pila de Combustible (fuel cell) es un dispositivo que convierte la energía química de un combustible (hidrogeno, gas natural, metanol, gasolina, etc.) y un oxidante (aire o oxigeno) directamente en electricidad.

• Opera electroquímicamente como una batería, pero en lugar de recarga requiere un flujo constante de combustible.

• Descubierto en 1839 por Sir William Grove.

• La primera aplicación comercial fue en 1960 para la NASA."

El Día Después: Vehículo Eléctrico de Pila de Combustible.

Por: D. Luis Correas Usón. Fundación para el Desarrollo de las Nuevas Tecnologías del Hidrógeno en Aragón, España

 El d�a después: Vehículo eléctrico de pila de combustible."El coche de hidrógeno NO existe; lo que existe es el vehículo eléctrico de pila de combustible.

Hidrógeno: 5-10 veces mejor almacén de energía que las (buenas) baterías, aunque 5-10 veces peor que la gasolina.

Resuelve el problema de la autonomía y de la recarga. 400 km y 5 minutos para repostar son ya un hecho.

Vehículos con hidrógeno cubren un rango amplio de uso frente al eléctrico puro. Comparte con el eléctrico puro el problema de la infraestructura de recarga (peor), y las posibilidades de regulación de EERR (mejor). En el largo plazo, único combustible que puede sustituir a los fósiles.

El vehículo eléctrico de pila de combustible se beneficia del avance del vehículo eléctrico puro:
* Rediseño del vehículo y nuevos componentes
* Cambio de mentalidad del usuario
* Reestructuración del sector

Cualquier desarrollo a corto plazo para el vehículo eléctrico puro o híbrido debe considerar el desarrollo a medio o largo plazo del vehículo de pila de combustible."

Celdas de Combustible Aplicadas al Transporte: Ficha Técnica.

Por: Comisión Nacional para el Ahorro de Energía, México (CONAE).

Ficha técnica: Celdas de combustible aplicadas al transporte."Una celda de combustible (fuel cell) es un dispositivo electroquímico que genera electricidad y calor combinando hidrógeno y oxígeno sin ninguna combustión. Las celdas de combustible son similares, en funcionamiento, a las baterías que producen corriente directa (CD). Pero a diferencia de éstas, una celda de combustible no se agota ni se recarga.
Sin ser baterías, como parece, las celdas de combustible no liberan energía almacenada, esto debido a que la energía eléctrica que se produce por la reacción electroquímica entre el hidrógeno y el oxígeno, se tiene que consumir en ese preciso instante.

Ventajas:
• Se tienen eficiencias de hasta el 60% en comparación con la media del 30% de los motores de combustión interna
• Los vehículos que utilizan sólo hidrógeno como combustible para alimentar las celdas se pueden considerar como vehículos con cero emisiones contaminantes
• La autonomía de los prototipos es bastante aceptable (hasta de 500 km, con un sólo tanque de combustible)
• Lo hace ideal para circular en las ciudades, debido a las prestaciones mecánicas ya que el tener en un vehículo con un motor eléctrico se traduce en un excelente torque
• No requiere de una recarga, sólo se vierte el combustible al tanque como en auto de combustión interna."

Hidrógeno: El Combustible del Futuro.

Por: Hidromóvil de Colombia

Hidrógeno: El combustible del futuro."¿Qué es el Hidrógeno? El hidrógeno es un elemento químico representado por el símbolo H y con un número atómico de 1.
Es un gas incoloro, inodoro, insípido, no metálico y altamente inflamable. Es el elemento químico más ligero, y es también, el elemento más abundante, constituyendo aproximadamente el 75% de la materia visible del universo.

El hidrógeno es una fuente de energía renovable con muchísimo futuro ya que es inagotable: no contamina.
Por cada galón de gasolina combustible (o su equivalente en gas, biocombustible, diesel, ...) que consumen nuestros vehículos, tenemos que respirar 8,61 kilogramos de CO2 (Dióxido de Carbono) que no vemos, responsable directo del efecto invernadero, del calentamiento global y de las afecciones pulmonares.

Las celdas de hidrógeno, funcionan con electricidad producida por el mismo vehículo en el que se instala, consumiendo la misma cantidad de electricidad que las luces delanteras. Esta electricidad, pasa por sus placas produciendo una reacción llamada electrólisis, que separa y descompone al agua en moléculas de hidrógeno y oxígeno. Este gas se le llama oxidrógeno, y posee características de explosión que ayudan a la combustión. El Gas, que así se produce, se envía a un recipiente de seguridad para luego ser inyectado al torrente de aire que entra al sistema de admisión de aire del vehículo."

Hidrógeno y Fuentes Renovables de Energía.

Por: Instituto Tecnológico de Buenos, Aires, Argentina

Hidrógeno y fuentes renovables de energía."• La vida del universo, es una sucesión de procesos de transformación de energía.

• La tecnología es el arte de controlar los procesos de transformación de energía.

• La energía en el universo se conserva, pero la energía disponible para ser transformada en trabajo útil se agota minuto a minuto.

• Las principales fuentes primarias de energía utilizadas por la humanidad en los últimos dos siglos son agotables en el corto plazo.

Situación actual de la energía en el mundo:

• Reserva mundial de petróleo: 81% en 8 países

• Reserva de gas natural 70%, 7 países

• Reserva mundial de carbón 89%, 8 países."

Hidrógeno y Pila de Combustible.

Por: Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid

Hidrógeno y pila de combustible."¿Por qué hidrógeno?
Para empezar, porque es un buen combustible, capaz de proporcionar más energáa por unidad de masa que cualquier otro combustible conocido:
33,3 kWh por kg, frente a los 13,9 kWh del gas natural o los 12,4 kWh del petróleo, por ejemplo. Se trata también un combustible limpio a nivel local, que, cuando se quema, lo único que produce, además de energía, es básicamente vapor de agua, librándonos, entre otras, de las emisiones de CO2, el principal gas de efecto invernadero. Y gracias a la pila de combustible el hidrógeno es, además, un intermediario energético eficiente y tan versátil como la electricidad –que, conviene recordar, tampoco es una fuente de energía, sino un "vector energético", que es como llaman los expertos a estas formas intermedias de la energía, que permiten transportarla y convertirla después en otras formas de energía.

Por las propiedades físicas del hidrógeno, almacenarlo supone todo un reto, sobre todo cuando se trata de hacerlo en un contenedor pequeño, ligero, seguro y barato, como tiene que ser el depósito de un coche. Puede parecer extraño, cuando se sabe que un kilo de hidrógeno genera la misma energía que casi tres de gasolina. Sin embargo, ese kilo ocupa mucho volumen, por lo que la cantidad de energía que aporta el hidrógeno por unidad de volumen –su densidad energética– es bajísima. Tan baja que, de utilizar hidrógeno sin "tratar", los coches serían "depósitos con ruedas" o se quedarían sin combustible casi antes de arrancar. Para almacenar 4 kg de hidrógeno, que es la cantidad que consume un coche a pila en una distancia de 400 km, se necesitaría un depósito equivalente a un globo �de más de 5 m de diámetro!

Naturalmente, la solución al problema pasa por reducir el volumen del hidrógeno como se reduce el volumen de todos los gases: comprimiéndolo, o enfriándolo hasta licuarlo. Técnicamente, lo más sencillo es comprimirlo a una presión de 200-350 bares, pero el hidrógeno sigue ocupando muchísimo: a 200 bares, almacenar los 4 kg exigiría un depósito de 250 l. El desarrollo de nuevos materiales –composites de fibras de carbono con polímeros o aluminio, por ejemplo– está permitiendo almacenarlo a presiones de hasta 700 bares, que permiten embarcar mayor cantidad con menos volumen."

Hidrógeno y Pilas de Combustible.

Por: Víctor M. Orera. Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA)

Hidrógeno y pilas de combustible."El problema de los combustibles fósiles:

a) Escasez de recursos y alta concentración geopolítica de los yacimientos

b) Emisión de contaminantes: Efecto invernadero +

c) Muy baja eficiencia energética de los sistemas actuales.

La quema masiva de combustibles fósiles produce enormes emisiones de gases a la atmósfera.

Estos gases tardan mucho tiempo en reabsorberse y producen cambios en el clima.
Hacia el año 2020:

La producción de petróleo barato tendrá un máximo

• Gas natural durará unos 62 años

• Fin de vida útil de centrales nucleares

• Hacia fin de siglo ΔT ≈ 2.5 - 6 °C

• Tenemos que asimilar que los recursos energéticos son finitos y que hay que buscar alternativas sostenibles!"

La Energía del Hidrógeno y las Pilas de Combustible: Una Visión para Nuestro Futuro.

Por: Comisión Europea, Dirección General de Investigación

La energía del hidrógeno y las pilas de combustible."Desde la primera crisis del petróleo de los años setenta, el crecimiento económico no ha estado ligado directamente al crecimiento de la demanda de energía en el sector industrial, mientras que, en el sector del transporte, el incremento de la movilidad sigue induciendo un incremento proporcional del consumo de energía. Es necesario reducir la cantidad de energía necesaria por unidad de crecimiento, para lo cual adquiere gran importancia el desarrollo de tecnologías y vectores energéticos que garanticen el abastecimiento de energía a bajo coste. El desarrollo y la venta de sistemas energéticos constituyen además un componente esencial de la creación de riqueza, desde los automóviles a las centrales generadoras, pues crean puestos de trabajo y oportunidades de exportación, en especial hacia los países en vías de industrialización. El liderazgo europeo en lo que se refiere al hidrógeno y las pilas de combustible desempeñará un papel importante en la creación de oportunidades de empleo de alta calidad, desde la I+D estratégica a la producción y los oficios.

El paso de la economía basada en los combustibles fósiles de 2003 a una economía basada en el hidrógeno y las pilas de combustible no se producirá de un día para otro. Enormes infraestructuras físicas y económicas apuntalan la situación actual, y un cambio demasiado rápido podría originar importantes perturbaciones económicas. Resulta necesaria una estrategia para beneficiarse al máximo de tecnologías de transición tales como los motores de combustión y explorar las opciones de reformado a bordo para que los vehículos de pilas de combustible puedan utilizar las infraestructuras actuales.

Para sacar a Europa de la dependencia de los combustibles fósiles típica del siglo XX y transportarla a la nueva era de los vectores energéticos complementarios, electricidad e hidrógeno, hace falta una cuidadosa planificación estratégica. No es probable que el hidrógeno sea el único combustible del transporte en el futuro. Además, para mantener la prosperidad económica durante el período de transición será necesario hacer un uso lo más eficiente posible de distintas formas de combustibles y vectores energéticos de origen fósil, tales como el gas natural, el etanol, el carbón y los combustibles líquidos sintéticos derivados del gas natural."

Pilas de Combustible.

Por: Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA)

Pilas de combustible."Desde mediados del siglo XIX ya se conocen los principios del funcionamiento de las pilas de combustible, mucho antes de que pudiesen intuirse sus aplicaciones.

Sir William Robert Grove, jurista de profesión y físico de vocación, hizo público un experimento en 1839 que demostraba la posibilidad de generar corriente eléctrica a partir de una reacción electroquímica entre hidrógeno y oxígeno.

El experimento consistía en unir una serie de cuatro celdas electroquímicas, cada una de las cuales estaba compuesta por un electrodo con hidrógeno y otro con oxígeno, separados por un electrolito. Grove comprobó que la reacción del hidrógeno en el electrodo negativo combinada con la del oxígeno en el positivo generaba una corriente eléctrica.

Las aplicaciones de las pilas de combustible abarcan una amplia variedad de productos: desde dispositivos portátiles (teléfonos móviles, ordenadores, pequeños electrodomésticos), aplicaciones portátiles a vehículos de todo tipo (coches, autobuses, barcos), hasta generadores estacionarios de calor y energía para empresas, hospitales, zonas residenciales, etc.

En los dispositivos portátiles, el uso de pilas de combustible y su miniaturización presenta grandes ventajas frente a las baterías convencionales: incrementa el tiempo de operación, reduce su peso y no necesita recarga. En este tipo de aplicaciones se utilizan las PEM [membrana polimérica] y las DMFC. [Conversión directa de metanol]."

Pilas de Combustible.

Por: Universidad Carlos III de Madrid

Pilas de combustible."¿Qué es una Pila de Combustible?
Dispositivo electroquímico que convierte la energía química de las reacciones de oxidación de un combustible y de reducción de un oxidante en energía eléctrica (corriente continua) y calor.

Características de Pilas de Combustible

•Altas eficacias energéticas:
No existen limitaciones termodinámicas del ciclo de Carnot.

Ofrecen eficacias de conversión mayores que las que puedan conseguir otros generadores térmicos.

Poco contaminante: Bajas emisiones y Silenciosas, (proceso electroquímico y no por combustión) ,

•Configuración nodular. Se pueden apilar células para suministrar el voltaje deseado."

Tranvía de Hidrógeno.

Por: Feve, Gobierno de Espaía, Ministerio de Fomento

Tranvía de hidrógeno."Aunque el transporte ferroviario es uno de los más eficientes, se siguen buscando a nivel mundial nuevos sistemas de tracción basados en tecnologías contaminantes.
Cumple también con el plan estratégico de FEVE que marca la directriz de llevar a cabo acciones que contribuyan y fomenten la sostenibilidad y el ahorro y la eficiencia energ�éica de su servicio de transporte de viajeros y mercancías por ferrocarril.

El proyecto de Feve es pionero a nivel nacional y europeo, ya que no existe en Europa ninguna iniciativa que contemple el desarrollo de un vehículo ferroviario a escala real propulsado por pila de combustible.
Los resultados servirán como base para que otras empresas del sector emprendan actuaciones en el ámbito del uso de pilas de combustible de hidrógeno para material móvil ferroviario.

Para llevarlo a cabo se restauró un antiguo vehículo tranviario de le serie 3400, el cual se adaptó para sustituir sus sistema de tracción por un nuevo sistema de potencia basada en pilas de combustible de hidrógeno.
Elementos principales y características.

● 4 motores asíncronos de corriente alterna de inducción de 30 kW cada motor.

● 2 pilas de combustible de 12 kW cada pila de combustible

● Baterías. Potencia: 95kW

● Supercondensadores: 3 módulos de Maxwell HTM125

● Rack de 12 botellas de hidrógeno: 105,6 m3 de hidrógeno

Funciones de los equipos principales

Pilas de combustible. Es el elemento que aporta la energía al sistema.

Baterías. Es el componente que se encarga principalmente de aportar la potencia de tracción durante transitorios y en general en aquellos instantes en que se requiere un mayor aporte de potencia, como pueden ser las aceleraciones o las pendientes.

Supercondensadores. Son condensadores con gran capacidad de almacenamiento de carga eléctrica, de modo que pueden funcionar como un acumulador eléctrico. La carga que se almacena en los supercondensadores no se acumula en forma de energía química como en las baterías, sino en forma de energía electrostática."