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ContenidoIntroducción...........................................................................................................................................4

CAPITULO I.............................................................................................................................................5

1.- Hidrogeno:........................................................................................................................................6

2.- Electrólisis del agua...........................................................................................................................8

2.1-Procesos de descomposición.......................................................................................................9

3.- COMBUSTIBLE.................................................................................................................................10

3.1- TIPOS DE COMBUSTIBLES..........................................................................................................10

3.1.1 Combustibles sólidos:..............................................................................................................10

3.1.2- Combustibles Líquidos....................................................................................................10

3.2- COMBUSTIBLES FOSILES............................................................................................................10

3.3- BIOCOMBUSTIBLES....................................................................................................................11

3.4- CELDAS DE COMBUSTIBLE.........................................................................................................11

3.5- Tipos de celdas de combustible.................................................................................................12

3.6- Motor eléctrico con celdas de combustible..............................................................................13

Capítulo 2.............................................................................................................................................14

4.- MOTOR............................................................................................................................................14

4.1- Tipos de motores.......................................................................................................................14

Motores térmicos:....................................................................................................................14

Motores de combustión externa:.............................................................................................17

Motores eléctricos: cuando el trabajo se obtiene a partir de una corriente eléctrica.......................17

Los motores eléctricos:.............................................................................................................17

4.2- Motores de Hidrogeno..............................................................................................................18

4.3 Partes de un Motor de Hidrogeno..............................................................................................18

CONCLUSIONES..................................................................................................................................20

BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................................................21

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Introducción

Los automóviles alimentados con agua han sido de numerosas patentes internacionales,

artículos de prensa de revistas populares de ciencia, cobertura de noticias locales de

televisión, y leyendas urbanas en Internet, hasta el punto de que algún dramaturgo célebre,

como David Mamet, se ha inspirado en ellas para elaborar una pieza teatral, 

Se ha demostrado que las pretensiones de creación de un motor alimentado con agua son

incorrectas, y algunas se vincularon con estafas a inversionistas.

Generalmente se declara que estos motores producirían combustible internamente a partir del

agua sin otra entrada de energía, o que son híbridos que obtendrían la energía a partir del agua

y de otra fuente convencional (como la gasolina).

Este artículo se centra en los vehículos que pretenden extraer la energía potencial química

directamente del agua. El agua es hidrógeno totalmente oxidado. El hidrógeno es en sí una

sustancia inflamable de gran energía, pero su energía útil se libera cuando se genera el agua:

el agua no se puede quemar.

El proceso de electrólisis, analizado más adelante, podría dividir el agua en hidrógeno y

oxígeno, pero se necesita más energía para desarmar una molécula de agua que la energía que

se libera cuando el hidrógeno se oxida al formar agua. De hecho, al convertir agua en

hidrógeno (para luego quemarlo) se perdería gran parte de la energía, porque en las

conversiones siempre se produce calor

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CAPITULO I

1.- Hidrogeno: 

En la Tierra el hidrogeno se encuentra mayormente como agua (líquida, vapor, hielo) o combinado con otros elementos formando compuestos como el metano o gas natural (CH4), metanol (CH3OH), etanol (CH3CH2OH) o hidrocarburos (CnHm).

La manera más fácil y limpia de obtener hidrogeno es mediante la "electrólisis": se sumergen dos electrodos en agua, se aplica electricidad y se obtiene gas hidrógeno del electrodo negativo y oxígeno del positivo. Pero la electrólisis sólo es económica y limpia cuando la electricidad que se utiliza sea obtenida por medios que no contaminen el medio ambiente, lo que quiere decir que no lo es tanto actualmente, ya que la mayoría de la energía eléctrica que se produce está basada en la combustión de combustibles derivados del petróleo, carbón, etc. Se llamaría Hidrogeno "sucio" al generado por medio de combustibles derivados de combustibles fósiles.

Sin embargo, el hidrógeno puro no es la panacea, pues presenta varios problemas. Para empezar, su producción (la electrólisis) es cara y contaminante, pues requiere mucho consumo eléctrico y la electricidad actualmente se produce a partir de fuentes de energía convencionales, como el petróleo, el gas o las centrales atómicas.

Algunos investigadores sugieren el empleo de la energía eléctrica producida por energía eólica, solar, hidráulica, etc. que es limpia. Se podrían colocar equipos de electrólisis al pie de estas centrales y aprovechar la electricidad excedentaria que producen. Lo malo es que estas formas de generar energía todavía son minoritarias para abastecer un futuro parque automovilístico movido por hidrógeno.

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La otra forma de conseguir Hidrogeno en este caso el "sucio" seria a partir del proceso de "reformado" (suministrando calor) a derivados del petróleo que tienen alto porcentaje de hidrogeno como citamos anteriormente: metano o gas natural (CH4), metanol (CH3OH), etanol (CH3CH2OH) o hidrocarburos (CnHm).. También se puede utilizar el proceso de "reformado" con combustibles derivados de la Biomasa (Biogas, Bioalcohol), en este caso teniendo en cuenta el medio ambiente, el aprovechamiento energético de la biomasa no contribuye al aumento de los gases de efecto invernadero, dado que el balance de emisiones de CO2 a la atmósfera es neutro, ya que el CO2 generado en la combustión de la biomasa es reciclado mediante la fotosíntesis en el crecimiento de las plantas necesarias para su producción y, por lo tanto, no aumenta la cantidad de CO2 presente en la atmósfera. Podemos decir que el "reformado" es más barato que la electrólisis y en contra tiene, el ser más contaminante.

  

La obtención de hidrógeno, la infraestructura correspondiente, la técnica de repostaje y el almacenamiento a bordo son costosos y en la actualidad estas cuestiones aún no se han resuelto de forma totalmente satisfactoria desde un punto de vista técnico y económico. La generación de hidrógeno mediante electrólisis consume gran cantidad de energía eléctrica como hemos indicado anteriormente. Actualmente, el hidrógeno se obtiene a escala industrial casi exclusivamente mediante un proceso de reformado con vapor (steam reforming) a partir de gas natural, si bien ello implica liberar CO2 en dicho proceso.

 

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2.- Electrólisis del agua

La electrólisis del agua es la descomposición de agua (H2O) en los gases oxígeno (O2) e hidrógeno (H2) por medio de una corriente eléctrica a través del agua acidulada.

Una fuente de energía eléctrica se conecta a dos electrodos, o dos platos (típicamente hechos de algún metal inerte como el platino o el acero inoxidable), como dos chinchetas, las cuales son puestos en el agua. En una celda propiamente diseñada, el hidrógeno aparecerá en el cátodo (el electrodo negativamente cargado, donde los electrones son bombeados al agua), y el oxígeno aparecerá en el ánodo (el electrodo positivamente cargado).

La electrolisis de agua pura requiere una gran cantidad de energía extra en forma de sobre potencial para romper varias barreras de activación; Sin esa energía extra la electrólisis de agua pura ocurre muy lentamente si es que logra suceder. Varias celdas electrolíticas pueden no tener los electros catalizadores requeridos. La eficacia de la electrólisis aumenta con la adición de un electrolito (como la sal, un ácido o una base) y el uso de electro catalizadores Es un cambio químico.

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2.1-Procesos de descomposición

Salvo en los casos de moléculas muy pequeñas, el proceso de descomposición es, en general, muy complejo y no está bien definido. Es muy frecuente que una molécula pueda dividirse en un conjunto de fragmentos más pequeños, con diferentes modos de separación. Esta característica es utilizada en ciertas técnicas analíticas, sobre todo la espectrometría de masas, el análisis gravimétrico tradicional y el análisis termo gravimétrico. Se somete a un compuesto a un proceso de descomposición y se analizan los fragmentos resultantes; tras su reconocimiento se puede inferir la estructura de la molécula inicial.

Dentro de este tipo de complicados procesos de descomposición se encuentran los procesos de formación del suelo en los que se va disgregando y transformando la roca madre; la descomposición de restos biológicos (residuos de animales y plantas...) que convierten las complejas moléculas orgánicas en unidades más sencillas que pueden ser de nuevo asimiladas por los organismos vivos (véase ciclo del carbono); o los procesos que intervienen en la digestión en la cual los nutrientes se descomponen en sustancias más simples capaces de ser asimiladas por las células.

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3.- COMBUSTIBLE

Es cualquier material capaz de liberar energía cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor. Se da la liberación de una energía de su forma potencial a una forma utilizable sea directamente o energía mecánica dejando como residuo calor, es decir, dióxido de carbono y algún otro compuesto químico.

3.1- TIPOS DE COMBUSTIBLES

3.1.1 Combustibles sólidos:

Se tienen el carbón, el cual se quema en calderas para calentar agua que puede vaporizarse para mover maquinas a vapor, también están la madera y la turba natural, las cuales se utilizan principalmente para la calefacción, aunque la turba se ha utilizado para la generación de energía y las locomotoras o los barcos.

3.1.2- Combustibles Líquidos:

Se llaman también combustibles las sustancias empleadas para producir la reacción

nuclear en el proceso de fisión, aunque este proceso no es propiamente

una combustión. Tampoco es propiamente un combustible el hidrógeno, cuando se

utiliza para proporcionar energía en el proceso de fusión nuclear, en el que se funden

atómicamente dos átomos de hidrógeno para convertirse en uno de helio, con gran

liberación de energía. Este medio de obtener energía no ha sido dominado en su

totalidad por el hombre (salvo en su forma más violenta: la bomba nuclear de

hidrógeno, conocida también como Bomba H) pero en el universo es común,

específicamente como fuente de energía de las estrellas.

3.2- COMBUSTIBLES FOSILES

Los combustibles fósiles se formaron hace millones de años a partir de restos orgánicos de

plantas y animales. Las reacciones químicas de descomposición y la presión ejercida por el

peso de las capas en el planeta durante millones de años, transformaron esos restos orgánicos

en lo que ahora conocemos como combustibles fósiles. Son recursos no renovables, o mejor

dicho, son renovables, pero harían falta millones de años para su renovación, y en algún

momento, se acabarán. Por el contrario, otros combustibles, como la madera solamente

requieren años para su renovación.

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Los combustibles fósiles son mezclas de compuestos orgánicos mineralizados que se extraen

del subsuelo con el objeto de producir energía por combustión. El origen de esos compuestos

es materia orgánica que, tras millones de años, se ha mineralizado. Se consideran

combustibles fósiles al carbón, procedente de la madera de bosques del periodo carbonífero,

el petróleo y el gas natural, procedentes de otros organismos.

3.3- BIOCOMBUSTIBLES

Los llamados biocombustibles son sustancias procedentes del reino vegetal, que pueden

utilizarse como combustible, bien directamente, o tras una transformación por medios

químicos.

Entre ellos se encuentran:

sólidos (aprovechamiento de materias sólidas agrícolas: madera o restos de otros

procesos, como cáscaras no aprovechables de frutos), que se aglomeran en pellas

combustibles;

líquidos, en general procedentes de transformaciones químicas de ciertas materias

orgánicas, como el Bioalcohol o el Biodiésel

gaseosos, como el llamado biogás, que es el residuo natural de la putrefacción de

organismo vivos en atmósfera controlada y que está compuesto de metano y dióxido

de carbono a partes más o menos iguales.

3.4- CELDAS DE COMBUSTIBLE

La celda de combustible es una membrana en la que se mezclan el hidrógeno y el aire de la atmósfera. De su unión surge una corriente eléctrica que sirve para mover un motor eléctrico en el caso de los vehículos. El residuo de la reacción es sólo agua.

La primera celda de combustible fue construida en 1839 por Sir William Grove, un juez y científico galés que demostró que la combinación de hidrógeno y oxígenogeneraba electricidad además de agua y calor. El verdadero interés por la utilización de celdas de combustible como un generador práctico vino hacia comienzos de los años sesenta de nuestro siglo, cuando el programa espacial de los Estados Unidos seleccionó las celdas de combustible para proporcionar electricidad y agua a las naves espaciales Gemini y Apollo. Hoy en día, la aplicación espacial ya no es la única de tipo práctico, puesto que las celdas de combustible están atravesando por un gran momento, al haber alcanzado una etapa tecnológica que les permite estar en posición de competir cada día más con las tecnologías convencionales de generación eléctrica, ofreciendo enormes ventajas sobre ellas, sobre todo en el tema medioambiental.

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Una celda de combustible es un dispositivo electroquímico que convierte la energía química de una reacción directamente en energía eléctrica. Por ejemplo,puede generar electricidad combinando hidrógeno y oxígeno electroquímicamente sin ninguna combustión. Estas celdas no se agotan como lo haría una batería, ni precisan recarga, ya que producirán energía en forma de electricidad y calor en tanto se les provea de combustible (hidrogeno). En la práctica, la corrosión y la degradación de materiales y componentes de la celda pueden limitar su vida útil. La manera en que operan es mediante una celda electroquímica consistente en dos electrodos, un ánodo y un cátodo, separados por un electrólito. El oxígeno proveniente del aire pasa sobre un electrodo y el hidrógeno gas pasa sobre el otro.

Cuando el hidrógeno es ionizado en el ánodo se oxida y pierde un electrón; al ocurrir esto, el hidrógeno oxidado (ahora en forma de protón) y el electrón toman diferentes caminos migrando hacia el segundo electrodo llamado cátodo. El hidrógeno lo hará a través del electrólito mientras que el electrón lo hace a través de un material conductor externo (carga).

Al final de su camino ambos se vuelven a reunir en el cátodo donde ocurre la reacción de reducción o ganancia de electrones del oxígeno gas para formar agua junto con el hidrógeno oxidado. Así, este proceso produce agua 100% pura, corriente eléctrica y calor útil, por ejemplo, energía térmica.

3.5- Tipos de celdas de combustible

Las celdas de combustible se clasifican según el tipo de medio conductor de la carga iónica (electrolito) dentro de la celda. También se pueden clasificar según la temperatura de trabajo a la que funcionen

La celda alcalina utilizada por la NASA en los años ‘60 empleaba como electrolito una solución acuosa concentrada de hidróxido de potasio. En los años ’70, la empresa DuPont desarrolló un polímero conductor llamado Nafion. El esqueleto del Nafion es similar al del polímero neutro conocido como teflón y, como este, posee una alta resistencia química y térmica. Las cargas móviles positivas (M+) son protones que pueden moverse por el agua que absorbe el polímero y esto hace que la conductividad de la membrana sea similar a la de un ácido concentrado. 

El Nafion se usa desde entonces como electrolito en electrolizadores y en celdas de combustible. Estas últimas se denominan celdas de combustible de "membrana de intercambio de protones" (PEM).

Existen otros tipos de celdas de combustible que no tienen electrolito acuoso. Ellas son las celdas de ácido fosfórico (PAFC) que utilizan el ácido concentrado (exento de agua), las celdas de carbonato fundido (MCFC), que utilizan como electrolito una mezcla eutéctica de carbonatos de sodio, litio y potasio y las celdas de óxido sólido (SOFC), en donde el

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electrolito es un cerámico conductor de iones óxido. Este tipo de celdas de combustible sobre todo las que trabajan a alta temperatura se utilizan más para la generación estacionaria de electricidad, o sea, estaciones de generación eléctricas para suministro de edificios de todo tipo y otros servicios. Para la utilización en vehículos y demás elementos móviles se utilizan las celdas del tipo PEM (Membrana de Intercambio Protonico) mencionadas anteriormente.

3.6- Motor eléctrico con celdas de combustible

El fabricante Toyota ha logrado la homologación en Japón de un vehículo híbrido alimentado por celda de combustible que logra una autonomía de 830 kilómetros, frente a los 330 de la generación anterior.

El nuevo vehículo, FCHV-adv (Fuel Cell Hybrid Vehicle-Advanced) ha sido homologado con la nueva celda de combustible, de nuevo diseño y alto rendimiento, que aún será mejorada en una nueva fase de desarrollo.

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Capítulo 2

4.- MOTOR

Es la parte sistemática de una máquina capaz de hacer funcionar el sistema, transformando

algún tipo de energía, en energía mecánica, haciéndolo capaz de realizar un trabajo. En

los automóviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento.

4.1- Tipos de motores

Motores térmicos: son aquellos en los que el trabajo se obtiene a partir de la

energía calórica.

Motor de hidrogeno de combustión interna: Las celdas de combustible son todavía caras y no son lo suficientemente fiables (tiempo de funcionamiento limitado). Así que hay fabricantes como BMW, Mazda, etc. que se han decidido por quemar el hidrogeno dentro de los motores de combustión interna, estos motores son muy similares a los convencionales. El H2 es altamente inflamable y se quema en concentraciones que van desde el cuatro hasta el 74 por ciento, produciendo algunos óxidos de nitrógeno (NOx), pero sólo algunas trazas residuales de emisiones de dióxido de carbono e hidrocarburos (debido a que quema la película de aceite de las paredes de los cilindros). El H2 se quema limpiamente, pero no a estándares de cero emisiones. BMW y Mazda creen que se podrían vender motores duales de combustible y H2 mientras se desarrolla la infraestructura de surtidores de hidrogeno en los países. BMW comenzó a experimentar con motores de H2 en 1978 y ha construido flotillas de demostración. Mazda ha mostrado numerosos conceptos de motor rotativo (RX8s) de hidrógeno desde 1991.

Los BMW 750hL V12 que se construyeron en 2000 producían 201 CV con H2, llegando de 0 a 100 km/h en 9.6 segundos y tenían una autonomía de 289 km con poco menos de 19L de H2 líquido. El nuevo Valvetronic V-8 genera 181 CV con autonomía y desempeño similares. (Las variantes de gasolina de estos motores producen 326 y 325 CV, respectivamente.) 

Mazda dice que su motor rotativo es inherentemente más adecuado al funcionamiento con H2. Debido a que la entrada, compresión y combustión suceden en áreas distintas del rotor, la cámara de entrada permanece más fría, lo que evita las retro explosiones. También hay suficiente espacio para instalar dos inyectores directos de H2. El motor Renesis Hydrogen RE produce 110 CV con H2 y 210 con gasolina.

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El uso de hidrógeno extiende la vida del motor y reduce el mantenimiento, ya que no se acumula carbón en la cámara de combustión ni en las bujías, y los gases resultantes son tan limpios que casi no se necesita cambiar el aceite del motor (sólo hay que rellenarlo periódicamente). Estos motores arrancan y funcionan bien a bajas temperaturas, son tolerantes al hidrógeno "sucio" y serían comparativamente fáciles de mantener. Ahíse acaban las buenas noticias. Un estudio extenso de la Universidad Kelo en Japón demuestra que la combustión interna de hidrógeno está entre las menos eficientes de todas las plantas motrices de tecnología avanzada, principalmente debido a la gran cantidad de energía que se requiere para producir y comprimir, o licuar, el hidrógeno.

La más reciente propuesta de BMW, es el Hydrogen 7, el primer automóvil de hidrógeno de lujo que prácticamente no tiene emisiones contaminantes y es apropiado para el uso diario, pero sobretodo con la ventaja de contar con un motor de combustión bimodo de doce cilindros, que funciona tanto con hidrógeno como con gasolina convencional, convirtiéndose en un automóvil que puede funcionar sin estar pendiente del poder repostar hidrogeno en caso de falta de suministradores de este combustible.

Con motor, chasis y carrocería basados en los sedanes BMW 760i, el Hydrogen 7 incorpora un motor de 260 caballos de potencia, con el que es capaz de acelerar en 9,5 segundos de 0 a 100 km/h, y alcanzar una velocidad punta de 230 km/h, limitada electrónicamente. Indicadores que demuestran que este combustible no merma el desempeño de vehículos de altas prestacionesEl motor de combustión bimodo del BMW Hydrogen 7 (figura inferior) es el resultado de un trabajo de desarrollo orientado al futuro pero que ya se torna real. Este impulsor se basa en el propulsor de doce cilindros a gasolina de 6.000 cc, VALVETRONIC, de la serie 7. El torque o par máximo es de 390 Nm, disponible a 4.300 r.p.m. La peculiaridad del motor V12 del BMW Hydrogen 7 consiste en que funciona de modo dual, lo que significa que sus doce cilindros pueden funcionar indistintamente con hidrógeno o con gasolina, lo cual es posible gracias a una nueva tecnología de control que garantiza la misma potencia independientemente del tipo de combustible disponible en el depósito. Uno de los depósitos ofrece capacidad para 8 kilogramos (unos 170 litros) de hidrógeno, y en un depósito convencional caben 74 litros de gasolina.

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Motores de combustión externa: son motores térmicos en los cuales se

produce una combustión en un fluido distinto al fluido motor. El fluido motor alcanza

un estado térmico de mayor fuerza posible de llevar es mediante la transmisión de

energía a través de una pared.

Motores eléctricos: cuando el trabajo se obtiene a partir de una corriente eléctrica.

Los motores eléctricos: utilizan la inducción electromagnética que produce la

electricidad para producir movimiento, según sea la constitución del motor: núcleo

con cable arrollado, sin cable arrollado, monofásico, trifásico, con imanes

permanentes o sin ellos; la potencia depende del calibre del alambre, las vueltas del

alambre y la tensión eléctrica aplicada.

MOTORES DE COMBUSTION

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Se denomina motor de combustión a un motor capaz de transformar en movimiento

la energía proveniente de la combustión de sustancias adecuadas, denominadas combustibles.

Cuando la combustión se produce dentro de un recinto cerrado se denominan motores de

combustión interna, normalmente utilizados en automóviles.

4.2- Motores de Hidrogeno

Cuando hablamos de motores a hidrógeno tenemos que distinguir básicamente a dos tipos de motores, el basado en "celdas de combustible" de hidrógeno que en sí se trata de un "motor eléctrico" que recibe electricidad de las propias celdas, y el "motor de combustión interna", similar a los motores convencionales, que logran la fuerza motriz gracias a la ignición del hidrógeno dentro de la cámara de combustión.

Los motores de hidrógeno funcionan gracias a una reacción química que se produce, en el pasado momento en el que se crea la energía necesaria para poner en funcionamiento el vehículo.

El proceso es sencillo, en un motor de hidrógeno se combinan tanto el hidrógeno como el aire que son constantemente introducidos en el motor.

Gracias a la combinación de estos, se produce la electricidad necesaria para mover el vehículo y también el agua, que en este caso sería el equivalente a los gases de escape de un vehículo convencional.

Como hemos visto, el hidrógeno es una fuente de energía limpia, sostenible y por tanto respetuoso con el medio ambiente, puesto que las emisiones que producen es agua, en vez de CO2, que son los gases contaminante UE emiten los vehículos con motores Convencionales.

4.3 Partes de un Motor de HidrogenoEl motor de hidrógeno está compuesto de dos partes

Una primera parte sería la formada por las células de combustible o pila de combustible que hacen que se produzca electricidad a partir del hidrógeno, y la segunda parte es el motor eléctrico que hace posible el movimiento del coche.

El motor eléctrico es habitual en nuestro entorno, puesto que es usado en multitud de electrodomésticos y todo tipo de accesorios habituales en nuestra vida cotidiana, es decir, que la parte difícil del motor de hidrógeno es la primera de la que os hablábamos, la de las células de combustible.

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Conclusiones

Se puede concluir, que cuando se comenzó a realizar el proceso de electrolisis ,hubo una reacción química, el cual era producido, por medio de la corriente eléctrica proveniente del electrodo, descomponiendo los compuestos químicos y desasiéndolos en iones. En si lo que ocurre en este proceso, es una reaccióndeoxidación-reducción, donde la fuente de alimentación eléctrica se encarga de aportar la energía necesaria.

Con el desarrollo del trabajo presentado pudimos conocer un poco más sobre este proceso y su funcionamiento, puesto a que la electrolisis es un proceso ,sencillo a realizar fue interesante, también deducir la aplicación que esta tiene a nivel industrial y comercial. También sobre los puntos relacionados con la electroquímica.

 

 

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BIBLIOGRAFIA

De, https://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculo_de_hidr%C3%B3geno

De, https://es.wikipedia.org/wiki/Motor

De, https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9ctrico

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De, https://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno

De, https://es.wikipedia.org/wiki/Veh%C3%ADculo_de_hidr%C3%B3geno

es.wikipedia.org/wiki/Electrólisis_del_agua

es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_agua