PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y...
Transcript of PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y...
![Page 1: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/1.jpg)
PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO
ESTEFANÍA CONDE HERNÁNDEZEDUARDO REYES HERNÁNDEZ
![Page 2: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/2.jpg)
PRODUCCIÓN
![Page 3: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/3.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE COMBUSTIBLES FÓSILES
A partir de gas natural:Reformado de vapor
Conversión endotérmica de metano y vaporde agua. 700-850 ºC, 3-25 bares.
Oxidación parcial de gas naturalProducción de H2 por combustión parcial deCH4 con O2.
calorHCOOHCOHCOcalorOHCH
++→++→++
222
224 3
calorHCOOCH ++→+ 224 221
![Page 4: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/4.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE COMBUSTIBLES FÓSILES
Reformado autotérmicoCombinación de anteriores.950-1100 ºCPresiones superiores a 100 bares
A Partir de carbónPor varios procesos de gasificaciónConversión favorecida a altas temperaturas
( ) 22 HCOcalorOHsC +→++
![Page 5: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/5.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE COMBUSTIBLES FÓSILES
Captura y almacenamiento de CO2
CO2: principal producto de combustiónDescarbonizaciónHay 3 procesos:
Post-combustiónPre-combustiónCombustión Oxifuel
![Page 6: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/6.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE LA RUPTURA DE AGUA
Electrólisis del aguaEl agua se separa en H2 y O2 por aplicación de energía
La energía total aumenta lentamente conla temperaturaLa energía eléctrica disminuye con T.Electrólisis a altas temperaturas: Si hayun exceso de calor en otro proceso
222 21 OHadelectricidOH +→+
![Page 7: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/7.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE LA RUPTURA DE AGUA
Electrólisis alcalinaDisolución alcalina de KOH como electrolito Aplicaciones estáticasOpera a 25 bares
![Page 8: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/8.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE LA RUPTURA DE AGUA
![Page 9: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/9.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE LA RUPTURA DE AGUA
Electrolisis por membrana de electrolito polimérico (PEM)
Aplicaciones estáticas y móviles
Ventajas:Mayor seguridadMás compactoOperar a presiones mayores
InconvenienteLimitado tiempo de vida de las membranas
2
22
22:
2221:
HeHcátodo
eHOOHánodo
→+
++→−+
−+
![Page 10: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/10.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE LA RUPTURA DE AGUA
Electrolisis a altas temperaturasTecnología de células de combustible a altastemperaturasMayor eficiencia que electrolizadoresordinariosReacciones de electrodo son más reversibles
FotoelectrolisisSistema fotovoltaico unido a electrolizadoresMayor flexibilidadEnergía desde células fotovoltaicasHidrógeno desde electrolizador
![Page 11: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/11.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE LA RUPTURA DE AGUA
![Page 12: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/12.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE LA RUPTURA DE AGUA
Producción fotobiológicaFotosíntesisProducción catalizada de H2 por hidrogenasas
2
22
244:Pr
442:
HeHHidrógenodeoducción
OeHOHisFotosíntes
→+
++→−+
−+
![Page 13: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/13.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE LA RUPTURA DE AGUA
![Page 14: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/14.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE LA RUPTURA DE AGUA
Descomposición a alta temperatura se produce a unos 3000ºCun 10% del agua se descompone y el 90% se recicla
Ciclos termoquímicos
Sistemas híbridos que unen la descomposición térmica y electrolíticaDescomposición catalítica directa con separación a través de membrana de cerámica
![Page 15: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/15.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE LA RUPTURA DE AGUA
Ruptura termoquímica del aguaConversión de agua en H2 y O2
Reacciones químicas controladasBajo coste y alto rendimiento
![Page 16: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/16.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE LA RUPTURA DE AGUA
![Page 17: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/17.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE BIOMASA
Hidrógeno se produce de manera similar que a partir de carbón.No existen plantas comerciales Se produce H2 y biocombustibles Gasificación y la pirólisis: medio tecnológico más prometedor Reservas de biomasa:
Productos no refinados Calidad inconsistente Pobre control de calidad
![Page 18: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/18.jpg)
PRODUCCIÓN A PARTIR DE BIOMASA
![Page 19: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/19.jpg)
PRODUCCIÓN CENTRALIZADA DE HIDRÓGENO
![Page 20: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/20.jpg)
PRODUCCIÓN DISTRIBUIDA DE HIDRÓGENO
Beneficio: Se reduce necesidad de transportar H2combustible No es necesario construcción de nuevas infraestructuras
Coste de producción mayor para pequeña capacidad Eficacia menor que para las plantas centralizadasDesventaja: Espacio requerido por la producción del hidrógeno
![Page 21: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/21.jpg)
ALMACENAMIENTO
oTres formas principales de almacenar H2
•Gas
•Líquido
•Sólido
![Page 22: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/22.jpg)
ALMACENAMIENTO
![Page 23: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/23.jpg)
HIDRÓGENO GASEOSO
Tanque compuestoVentajas
Bajo pesoComercialmente disponible, diseñado y probadoSoportan altas presionesNo requiere de intercambiadores de calor internos
DesventajasGran volumenAlto coste y energíaCuestiones de seguridad
![Page 24: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/24.jpg)
HIDRÓGENO GASEOSO
![Page 25: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/25.jpg)
HIDRÓGENO GASEOSO
Microesferas de cristalSe llenan las esferas de H2 a alta presión y temperaturaSe enfrían a temperatura ambienteSe transfieren al tanque de baja presiónSe calientan a 300 ºC
![Page 26: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/26.jpg)
HIDRÓGENO GASEOSO
![Page 27: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/27.jpg)
HIDRÓGENO LÍQUIDO
Hidrógeno líquido criogénico (LH2)temperaturas criogénicas (-253 ºC)mayor densidad energética principal ventaja: conseguir una altadensidad de almacenamiento apresiones relativamente bajasAplicaciones:combustible en vehículos,combustible de aviones.
![Page 28: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/28.jpg)
HIDRÓGENO LÍQUIDO
Soluciones de NaBH4reacción catalítica de hidrólisis
NaBH4 (l) + 2H2O (l) 4H2 (g) + NaBO2 (s)
principal ventaja: permite controlar la generación de H2. Desventaja: se produce NaBO2 que se debe regenerar a NaBH4.
![Page 29: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/29.jpg)
HIDRÓGENO LÍQUIDO
Líquidos Orgánicos recargables
Se lleva a cabo en tres pasos:DeshidrogenaciónRecirculaciónRehidrogenación
CTgHlHClHC deshid º400300)(3)()( 287147 −=+↔
![Page 30: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/30.jpg)
HIDRÓGENO SÓLIDO
Forma segura y eficiente de almacenar energía
Cuatro grupos :carbón y otros materiales de gran área superficial hidruros químicamente reactivos con agua hidruros termoquímicos hidruros recargables
![Page 31: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/31.jpg)
HIDRÓGENO SÓLIDO
Carbónadsorción de hidrógeno puro molecular ha sido demostrada, pero sólo es posible a temperaturas criogénicas se necesitan carbones de gran área superficial
Otros materiales:
ZeolitasMOFs
![Page 32: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/32.jpg)
HIDRÓGENO SÓLIDO
Hidruros recargables
![Page 33: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/33.jpg)
HIDRÓGENO SÓLIDO
HIDRUROS QUÍMICOS (REACTIVOS CON H2O)generar hidrógeno mediante reacciones de hidrólisis
![Page 34: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/34.jpg)
HIDRÓGENO SÓLIDO
HIDRUROS QUÍMICOS (TÉRMICOS)NH4BH4 puede ser descompuesto térmicamenteen 4 pasos con obtención de H2
![Page 35: PRODUCCIÓN Y ALMACENAJE DE HIDRÓGENO€¦ · {Electrólisis del agua zEl agua se separa en H 2 y O 2 por aplicación de energía {La energía total aumenta lentamente con la temperatura](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042210/5eae5d1a5913200fa42c3859/html5/thumbnails/35.jpg)
COMPARACIÓN
Ventajas del hidrógeno en estado sólido:
Menor volumenMenor presiónMayor pureza de H2
Conclusión: se deben desarrollar los sistemas de almacenaje para que la relación coste-eficiencia sea mejor