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Obtienen combustible de hidrógeno a partir de agua de mar.

hidrógeno a partir de agua

Han creado una manera de generar combustible de hidrógeno a partir de agua de mar, utilizando energía solar, electrodos y por supuesto agua salada proveniente de la Bahía de San Francisco, de acuerdo a los hallazgos realizados por los investigadores de la Universidad de Stanford.

Los resultados de la investigación fueron publicados el 18 de marzo en un artículo en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, en la cual se detallaba la nueva forma de separar el oxígeno e hidrógeno a partir de agua de mar a través de la electricidad.

El dispositivo de demostración funciona con energía solar (panel solar) y produce oxígeno e hidrógeno a partir de agua de mar.

Los métodos de separación de agua existentes dependen del agua altamente purificada, que es un recurso costoso de producir.

Hongjie Dai, quien es profesor de química de CJ Wood en Stanford, mencionó que “apenas tenemos suficiente agua para abastecer las necesidades actuales de California”.

Es una realidad que, para poder impulsar los vehículos y las ciudades, se requiere de suficiente hidrógeno que no es posible utilizar agua purificada.

“El hidrógeno es una opción atractiva para el combustible porque no emite dióxido de carbono”, acotó Dai.

La quema de hidrógeno produce solo agua y debería facilitar los problemas del cambio climático.

El profesor de química de la Universidad de Stanford también explicó que en el laboratorio se mostró una prueba de concepto con una demostración, sin embargo, dejarán que los fabricantes trabajen a gran escala para producir en masa éste diseño.

hidrógeno a partir de agua

Abordando la corrosión

La electrólisis, consiste en la separación de los elementos mediante electricidad. En este caso es dividir el agua en hidrógeno y oxigeno con electricidad.

Una acción basada en una fuente de alimentación donde se conecta a dos electrodos los cuales están conectados en el agua y al realizarse este procedimiento y encender la alimentación se obtienen dos componentes:

  • Emergen burbujas de gas de hidrógeno del extremo negativo, llamado cátodo.
  • Oxígeno respirable sale en el extremo positivo, denominado el ánodo.

hidrógeno a partir de agua

El cloruro cargado negativamente en la sal de agua de mar puede corroer el extremo positivo, limitando la vida útil del sistema. 

Los investigadores querían hallar la forma de evitar que los ánodos sumergidos fueran destruidos por los componentes del agua de mar.

En el proceso, notaron que, si el ánodo era cubierto con capas cargadas negativamente, éstas procederían a repeler el cloruro y evidentemente reducían la descomposición del metal.

Es por esa razón que utilizaron capaz de hidróxido de hierro y níquel, así como sulfuro de níquel, con el fin de que cubrieran el núcleo con una capa cargada negativamente para proteger el ánodo, repeler el cloruro y evitar que alcanzara el metal del núcleo.

¿Por qué se realizó este procedimiento?

La protección del núcleo es indispensable porque actúa como conductor de electricidad y estimula la electrolisis para la separación del oxígeno e hidrógeno a partir de agua.

Sin esta protección o revestimiento, el ánodo solamente funcionaría por un periodo de 12 en agua de mar, es decir, todo el electrodo se destruiría.

Sin embargo, con esta capa, es posible que pueda operar por más de mil horas, mencionó Michael Kenney, un estudiante graduado en el laboratorio de Dai.

“Se estableció récord en la corriente para dividir el agua de mar”

Cuando intentaron dividir el agua de mar para el combustible de hidrógeno, la corriente eléctrica reflejada en estudios anteriores había sido en cantidades bajas, debido a que la corrosión se produce en corrientes más altas.

Sin embargo, el grupo de investigadores para este caso, con la utilización de su dispositivo de múltiples capas, pudieron conducir hasta 10 veces de electricidad, ayudando se esta forma a generar hidrógeno a una mayor velocidad.

La mayoría de estas pruebas se realizaron por miembros del equipo bajo condiciones de laboratorio controladas, en el que regulaban la cantidad de electricidad que ingresaba al sistema.

Una vez controlado el riesgo de corrosión, el dispositivo combinó las tecnologías actuales que utilizan agua purificada. “Lo impresionante de este estudio fue que pudimos operar con corrientes eléctricas que son las mismas que se usan en la industria hoy en día”, dijo Kenney.

“Uno podría usar estos elementos en los sistemas de electrolizadores existentes y eso podría ser bastante rápido, si hablamos en términos de transferencia de la tecnología”, además, “No es como empezar desde cero, es más como comenzar desde 80 o 90 por ciento”, dijo Dai.

Conclusión

El procedimiento ya está fijado y se espera que el método pueda ser utilizado a fin de aumentar la disponibilidad de combustible de hidrógeno a partir de agua y producir oxígeno, ya que el que se obtiene es totalmente respirable.

Definitivamente ésta metodología promete, pues se podría abastecer por energías renovables como la energía solar o eólica, generar energía y además producir oxígeno.

 

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Proyecto Aurora: Sistema Integrado Renovable

El proyecto Aurora se basa en un sistema integrado que genera energía eléctrica a partir de fuentes renovables.

Es una unidad móvil y autónoma, que produce energía solar, eólica y con pila de combustible.

Así mismo se puede monitorear y reprogramar de forma remota.

Por su estilo personalizado, el equipo puede ser enviado a cualquier parte del mundo sin inconvenientes.

Este sistema no generar ningún tipo de contaminación y tampoco produce calor o ruido, garantizando así el suministro de energía eléctrica las 24 horas del día, los 365 días al año.

Considerado muy ventajoso porque soluciona dos de los principales inconvenientes del uso de las energías renovables.

Como es la interrupción del suministro y complicación de llevarlo a lugares remotos.

La energía renovable en España es una pequeña parte del mercado de la energía primaria y la generación de electricidad.

Muchos de los usuarios que utilizan éstas energías se ven afectados en ciertos momentos por cortes del suministro eléctrico, clima o bien sea por los costos de los equipos.

El proyecto Aurora ofrece a los usuarios evitar y resolver dichas incidencias y para ello las empresas:

  • Kemtecnia (especializada en el ámbito de las energías renovables)
  • Ariema (tecnológica gallega especializada en tecnologías del Hidrógeno)
  • Sacyr (multinacional constructora perteneciente al Ibex 35)

Junto con la Universidad de Huelva (socio científico) dentro del Programa Feder Interconecta financiado por CDTI, se aliaron para desarrollar la construcción de Aurora.

Y se está llevando a cabo en San Juan del Puerto, en las instalaciones de la empresa onubense Sieman, contratada para el proyecto.

Gracias al brazo robótico que va plegado en el contenedor, de forma automática va desplegándose completamente alcanzando una longitud de 18 metros.

Lo cual le permite, al final del despliegue, convertirse en el mástil de su aerogenerador.

La potencia total instalada de este primer prototipo es de 32,5 kWp de energía cien por cien renovable.

Aunque para los sistemas que se están empezando a comercializar a través de las empresas se espera llegar hasta 100 kWp con la misma configuración de contenedores.

El sistema integrado renovable se basa por la generación de energía a través de 4 generadores eléctricos:

*Eólico, fotovoltaico, baterías y pila de combustible.

El sistema eólico lo conforma y configura un generador eólico de 5,5Kw.

El Sistema fotovoltaico está configurado a partir de 96 paneles fotovoltaicos de 265 Wp cada uno, proporcionando una potencia total de 25,44 kWp.

La producción fotovoltaica se optimiza utilizando convertidores equipados con el rastreador del Punto de Máxima Potencia.

En éstos, se miden la iluminación y la temperatura de la superficie, de modo que se sabe en todo momento si la potencia generada es la máxima posible para las condiciones de radiación solar presentes.

Esta comprobación detectará las fallas del panel remoto y los requisitos de mantenimiento.

Los sistemas eólicos y fotovoltaicos se generan continuamente siempre que haya recursos renovables disponibles (luz solar y / o viento).

Cuando la demanda de carga es menor que la potencia disponible y las baterías están cargadas, el electrolizador comienza a producir H2, que se almacena.

Cuando la demanda de energía es más alta que la de los generadores fotovoltaicos y eólicos, el sistema de batería brinda soporte para cubrir el déficit.

Si las baterías alcanzan un nivel de descarga definido por el sistema de control, se inicia la pila de combustible para evitar que las baterías alcancen un nivel de descarga superior al nivel de seguridad recomendado.

Sin embargo, de acuerdo a los datos y las consignas programadas, regula los flujos de energía en función de:

*La demanda de la carga, la capacidad de generar energía renovable primaria y el estado de almacenamiento de H2 y baterías.

El sistema de batería consiste en un conjunto de 24 baterías de 2V conectadas en serie.

Las baterías forman un banco de 3000 Ah / 144 kWh.

El sistema de batería funciona como un generador o una carga y se ubica en la unidad (caja) transportadora.

El sistema de pilas de combustible reside en una celda de combustible refrigerada por aire de 3.4 kW.

La celda de combustible está alimentada por una batería de tanques de hidruros metálicos, equipados con un sistema de control de temperatura para una mejor absorción / desorción de H2.

De igual forma incluye un electrolizador para la producción de H2 y oxígeno in situ a partir del agua; éste es recolectado en tanques de hidruros metálicos, y sustenta a la pila de combustible.

El electrolizador de 5.5 kW genera hidrógeno del agua.

Esto se almacena en los tanques de hidruros para alimentar la celda de combustible.

El electrolizador puede ser alimentado por corriente directa o alterna. Así mismo, cuenta con dos buses:

El bus AC es configurado a partir del bus DC mediante 3 inversores/cargadores de 12 kW cada uno.

Desde el bus DC se pueden alimentar cargas de corriente continua directamente, o a través de un convertidor DC/DC elevador/reductor si trabajan a valores diferentes a 48 V.

Todos los sistemas pueden estar ubicados en cualquier parte del mundo.

Incluso se puede controlar vía wifi, telefonía móvil, cable o radio desde un centro de control.

El sistema que utiliza para controlar Aurora es el SCADA&Simulador, éste recibe la información en un control centralizado multicapas, donde hay un control supervisor de los controladores locales.

Una característica fundamental del proyecto Aurora es su capacidad de despliegue en campo.

Algo que en cualquier parte del mundo solo requiere de dos operadores para llevarlo a cabo en unas cinco horas.

Y se podría atender de forma casi inmediata las necesidades de energía ante catástrofes humanitarias o desastres naturales, por ejemplo.

El proyecto Aurora puede cubrir demandas desde los 7 hasta 300 kWp, y de acuerdo a sus funcionalidades está listo para operar en el mercado.

¿Cómo están distribuidos todos los sistemas?

Todos los elementos se alojan en dos contenedores estándar conectados entre sí.

  • El contenedor principal de 40 pies (12 m) alberga los generadores fotovoltaico y eólico, el banco de baterías, los buses DC y AC.

Así como los acondicionadores de potencia y el sistema de supervisión y control (SCADA) que aloja también al simulador.

  • El contenedor de H2 de 20 pies (6 m) contiene todos los sistemas de H2:

Pila de combustible y su acondicionador de potencia, tanques de hidruros, electrolizador y elementos auxiliares del circuito de H2.

Proyecciones de Aurora:

La Universidad de Huelva presenta en Indonesia el proyecto Aurora.

La Conferencia Internacional IEEE Conference on Power Engineering and Renewable Energy, sobre Ingeniería de la Energía y Energías Renovables, ha sido el escenario científico donde se ha presentado el proyecto de investigación Aurora.

Y ha tenido lugar los días 28, 29 y 30 de noviembre en Yogyakarta (Indonesia).

En dicho congreso internacional, el catedrático de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Onubense, el profesor José Manuel Andújar, responsable científico del proyecto, impartió la conferencia plenaria ‘Aurora: Self-generating mobile electric power system’.

El proyecto fue concedido hace un año en la convocatoria CDTI Feder-Interconecta con una dotación de más de 2millones de euros.

La empresa onubense Kemtecnia ha estado junto al profesor Andújar en Indonesia.

Ésta empresa ha permitido generar contactos empresariales en el citado país.

El proyecto ha tomado un interés muy elevado, ya que Indonesia, con más de 18.000 islas, ve en Aurora una posible solución para sus problemas de electrificación.

Tanto así que  focalizar el proyecto es toda una realidad.

Porque poder llevar energía a lugares remotos de cualquier parte del mundo.

Con la finalidad de cubrir necesidades de desastres, operaciones de ayuda humanitaria, infraestructuras, etc.

De forma rápida e independiente de suministros de combustible, es todo un reto y apoyo para la sostenibilidad energética.

 

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