Planteamiento del Problema
En la actualidad, nuestro entorno ambiental en el cual una de las principales problemáticas es la de las energías renovables y limpias en nuestro planeta ya que la mayoría tienen algunos defectos o errores que las hacen no ser en su totalidad eficaz como ejemplo tenemos algunas como la de las celdas o calentadores solares o de fuente de energía eólica ya que necesitan de fuentes de alimentación en gran cantidad el ejemplo mas perfecto para esto son los calentadores solares ya que sin sol no funcionan no tienen ningún almacén de energía esta no sirve y el defecto es que su fuente no la podemos manipular nosotros ya que nosotros no manipulamos ni el clima ni el sol .
Para esto escogimos la celda de hidrogeno ya que tiene bastantes cualidades ;en estas se encuentras que es muy practica, solo ocupa agua, no provoca gases tóxicos ni gases de efecto invernadero, y se adapta a cualquier sistema para la productividad de electricidad.
Justificación
Se aproxima el fin de la era del petróleo, el hidrogeno es el futuro, lo dicen los
analistas de tendencias, los fabricantes de automóviles y los políticos de todo el
mundo el Hidrogeno es el combustible más limpio que existe, estas actitudes
tremendamente eficaces y revolucionarias. Y no solo en sentido técnico, transformara
las relaciones sociales a lo largo y ancho del planeta.
Quien controla la energía controlada civilizadamente y la distribución de los bienes,
los pueblos menos poderosos son justamente los que no tienen potencia eléctrica. El
hombre ha estado cambiando de fuente de energía desde los tiempos de las
cavernas comenzó quemando madera y de ahí pasamos a quemar carbón, luego
pasamos a quemar petróleo y ahora estamos comenzando a quemar gas natural,
cada uno de esos pasos a significado menos carbón y más hidrogeno de manera que
de continuar con la tendencia se podría decir que la conclusión lógica para la
humanidad es nada de carbón solo hidrogeno, cuando hablamos de gas natural,
tenemos una parte de carbono por cuatro de hidrogeno de manera que estamos más
cerca de la meta, el siguiente paso es nada de carbono eso es lo que hemos estado
haciendo a lo largo de la historia de la humanidad. Tan solo existe un problema, no
hay yacimientos de hidrógeno, se encuentra en la madera, el carbón, el petróleo y el gas, pero sobre todo en el agua, la manera más limpia de extraer el hidrogeno es
directamente del agua hay agua de sobra se puede emplear el agua de mar.
Pero ¿Cómo se extrae el hidrogeno?, si se aplica una corriente eléctrica al agua, esta
se separa en oxigeno e hidrogeno, el hidrogeno es un gas y los gases pueden
almacenarse, también es posible invertir el proceso mezclando oxigeno e hidrogeno
en lo que se conoce como una pila de combustible, se obtiene agua y electricidad de
nuevo, parece extremadamente sencillo y una manera limpia de obtener hidrogeno,
pero para poder extraer el hidrogeno se sigue necesitando electricidad.
Obtener hidrogeno directamente de la luz del sol, una fuente limpia que genera un
combustible limpio y las fuentes limpias y sostenibles parecen abundantes, sin
embargo, la energía obtenida mediante fuentes sostenibles resulta difícil de
almacenar esa es la gran ventaja del hidrogeno puede almacenarse.
Marco teórico
La Historia de la Celda de Hidrogeno
Este tema socialmente apenas empieza a incurrir, a salir a flote en google trends eh
echo un par de búsquedas con las palabras Hydrogen cell y celda de hidrogeno y en
particular eh visto en México y estados unidos donde el mayor interés son en los
estados de Sonora, Mex. y en California E. U
Cuando este tema se conoce desde hace ya
casi unos dos siglos esto se atribuye a 2
científicos, Christian Friedrich
Schönbein nacido Suiza y Sir William
Grove nacido en gales ellos descubrieron y
publicaron sus celdas con solo una variación
de 5 años, dato curioso, Friedrich en 1838 y
William en 1843 en el dibujo#11 se aprecia el
diseño de la celda de William que ocupo placas
de platino y ácido sulfúrico para producir el gas
Hidroxy. El señor William fue un científico muy dedicado al cual también se le atribuye
el primer invento incandescente, lo que hoy conocemos como foco que gracias al
señor Thomas Alva Edison pudo perfeccionarlo. También él fue el primero en
descubrir el proceso inverso a la electrolisis La pila de combustible que construyó
contaba con electrodos de carbón de madera y no requería la disolución de metales, ya que la corriente eléctrica se conseguía a partir de la reacción de los gases,
hidrógeno y oxígeno, para formar agua. Es un invento que también apenas hace 2
décadas empiezan a sacar coches con ese sistema.
Y en Tanto al Señor Friedrich tuvo grandes aportaciones al descubrir y nombrar al
ozono pero no se encontró información sobre su celda de hidrogeno.
Más tarde Lord Rayleigh mostro interés por el hallazgo de William y la perfecciono.
El capto deficiente la superficie de contacto que tenía el platino con el ácido. Esto
ocurrió por el año de 1882, luego Ludwig Mond y Charles Langer también atribuyeron
mejoras pero a la carcasa de este dispositivo, su adaptación pudo retener el ácido y
mejorar la conexión de los electrodos.
Hoy en día ya existen muchos sistemas funcionando con el hidrogeno pero el
porcentaje aún es muy nulo.
Características de las Celdas
La flama con gas Hidroxi corta el hierro alrededor de 30% más rápido que cualquier
otro gas industrial debido a que el efecto de oxidación es mayor.
Pre-limpieza es generalmente eliminado. (corta el metal ensucia con facilidad con
hacer estallar y escupiendo mínima.)
Un combustible seguro y con muchas ventajas, entre las cuales están las siguientes:
> Fácil de usar Independientemente de los gases de antorcha que se utiliza
actualmente, la conversión a gas de Brown, es fácil, eficiente y satisfactoria
inmediatamente. La corriente eléctrica agua y listo Ni siquiera tiene que hacer
ajustes de mezcla.
> 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. Llama Gas de Brown es más seguro
La antorcha se puede utilizar de forma más segura en zonas de difícil acceso,
donde los combustibles pueden encenderse.
> Funcionamiento silencioso. En funcionamiento normal, la celda de combustible
es absolutamente silenciosa.
> 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 y el agua q es lo único que se cambia es
muy fácil remplazarla.
> Modularidad: Se puede elaborar las celdas de combustible en cualquier
tamaño, tan pequeñas como para impulsar un carito de juguete 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.
> Amigable con la Naturaleza: Al solo producir vapor y no ser un combustible
más de los hidrocarburos no hay las emisiones de monóxido de carbono,
dañinas al calentamiento global, solo que la fuente de electricidad sea una
celda solar o algún otro proceso que no dañe puede alcanzar el 100% de 0
emisiones, una energía inagotable, renovable y limpia. Inclusive se ha probado
bajo el agua donde se usa en espacios cerrados y cualquier otro tipo de gas
sería muy perjudicial.
>Bajo Mantenimiento: La llama Hidroxi produce cortes precisos por lo que se
requiere poco o ningún acabado. consejos antorcha prácticamente no
necesitan mantenimiento intercambios libres y botellas de oxígeno se reducen.
Partes de la celda .
¿CÓMO FUNCIONA?
1 Electrólisis
El
proceso consta de dos electrodos que están conectados a un flujo de energía
eléctrica y sumergidos en una solución (comúnmente agua), el que está conectado
al polo positivo es conocido como ánodo y el conectado al polo negativo como
cátodo, cada electrodo atrae a los iones opuestos, así el ánodo atrae a los
iones negativos y es el lugar donde aparece el oxígeno, mientras que en el
cátodo se atraen a los positivos haciendo que el hidrógeno aparezca allí.
Algunos aspectos importantes a tener en cuenta son:
• Nunca
deben unirse los electrodos, ya que la corriente eléctrica no va a realizar el
recorrido correcto y por lo tanto la batería se sobrecalentará y quemará.
• Siempre
debe utilizarse corriente continua como por ejemplo energía de baterías o de
adaptadores de corriente, nunca corriente alterna como la energía obtenida del
enchufe de la red.
• La
electrólisis debe hacerse de tal manera que los dos gases desprendidos no
entren en contacto, de lo contrario producirían una mezcla peligrosamente
explosiva ya que el oxígeno y el hidrógeno resultantes se encuentran en
proporción estequiométrica.
• Una
manera de producir agua otra vez, es mediante la exposición a un catalizador.
El más común es el calor, aunque existen otros como el platino en forma de lana
fina o polvo, en este caso debe hacerse con mucho cuidado, incorporando
cantidades pequeñas de hidrógeno en presencia de oxígeno y el catalizador, de
manera que el hidrógeno se queme suavemente, produciendo una llama tenue, de lo
contrario podría ocurrir un accidente.
El
parámetro para ingresar a un catálogo y seleccionar el electrolizador adecuado
es únicamente el flujo volumétrico de hidrógeno deseado a la salida del
sistema.
Después de este proceso con ayuda de la celda se podrá producir la electricidad con cuerdo las boquillas de la celda dividirá los elementos y mandara a cada uno a su almacén.
Objetivos
Objetivo general
Realizar el armado de una celda de hidrogeno la cual alimentara a una boquilla de
soplete para soldar múltiples metales, cortar lamina delgada, pulir acrílico, uso para
joyería, soldar tubería de cobre, entre otras muchas más.
Objetivos específicos.
>Realizar pruebas con diferentes tipos de boquilla
> Analizar la presión (bar) resultante
> Probar con diferentes disoluciones (amperajes y fuentes)
> Describir el proceso de la electrolisis para un mejor análisis
> Desarrollar en CATIA la proyección en 3D de la celda
> Hacer pruebas de amperaje con placas neutras
> Analizar diferentes materiales
