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35 años de investigación, innovando con energía

HIRÓGENO COMO VECTOR ENERGÉTICO

Parte II

Por: M. en I. Félix Loyola Morales (Instituto de Investigaciones Eléctricas)

“Seminario de Almacenamiento de Energía en Media Tensión” (10-‐Nov-‐2012)

Posgrado en Ingeniería Eléctrica

Universidad Autónoma de San Luis Potosí


Contenido

1.  Introducción

2.  Generación de hidrógeno vía electrólisis a partir de fuentes

renovables

3.  Proyectos en el mundo

4.  Recuperación de energía vía Celdas de Combustible


Wind-generated electricity is not constant. The conversion of excess electrical output from the wind generator to hydrogen allows for the storing of energy to be used at times of no wind and thus solves the time-of-use problem.

—Ted Hollinger, president of Hydrogen Engine Center, EUA

Introducción


Introducción


Introducción

Energía almacenable

Momentos para almacenar energía


Introducción Opciones a estas escalas


Opciones a estas escalas Introducción


Ahmet Ozarslan, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 37, Issue 19, October 2012, pages 14265–14277

Cavernas de sal

Almacenamiento de decenas de GWh


Energía solar (FV) Energía eólica

Electrolizador

Red eléctrica

Hidrógeno

Generación de hidrógeno vía electrólisis a partir de fuentes renovables

Disponer


Principio

Reacción global

(4H+) + 4e = 2H2 2H2O = (4H+) + (O2) + 4e

ΔV=1.23V


Conexión de celdas en serie


760 Nm^3 H2/h 28 electrolysers Type S-556 for a production of 21’000 Nm3/ h H2 and 10’500 Nm3 / h O2 in Zimbabwe.

kW W MW

kWh MWh GWh

Recepción de energía

Energía a almacenar


Sistema de energía: Eolica-H2-Celda de combustible en Utsira, Noruega

Planta


Sistema de energía: Eolica-H2-Celda de combustible en Utsira, Noruega


CAPEX: del petróleo y gas natural a la energía eólica-hidrógeno


Hychico: Planta piloto Eólica-Hidrógeno, Diadema, Argentina


Planta piloto Eólica-Hidrógeno, Pico truncado, Patagonia, Argentina

Producción de H2: 100 N m^3/h


Recuperación de energía vía Celdas de Combustible

Placa de grafito DifusorMEA

H2

O2/aire

Agua + aire

Carga

e-e-

e-

e- e-

e-

Ánodo Cátodo

H2O H2O


H2

O2/aire

Agua + aire

Carga

e-e-

e-

e- e-

e-

Ánodo Cátodo

H2O H2O


Tipos de celdas de combustible


Recuperación de energía vía Celdas de Combustible


H2

O2/aire

Agua + aire

Carga

e-e-

e-

e- e-

e-

Ánodo Cátodo

H2O H2O


H2

O2/aire

Agua + aire

Carga

e-e-

e-

e- e-

e-

Ánodo Cátodo

H2O H2O

Reacción ánodo: 2H2 → 4H+ + 4e- Reacción cátodo: O2 + 4e- + 4H+ → 2H2O

Total: 2H2 + O2 → 2H2O


500 1000 1500 2000

0.2

00

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4Potencial teórico (1.23 V) Pot. de equilibrio a P, T, C

Pérdidas de potencial por activación

Pérdidas por concentración

Pérdidas por resistencias óhmicas

Curva de polarización

Densidad de corriente (mA/cm2)

Pot

enci

al d

e ce

lda

(V)

500 1000 1500 2000

0.2

00

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

500 1000 1500 2000

0.2

00

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4Potencial teórico (1.23 V) Pot. de equilibrio a P, T, C

Pérdidas de potencial por activación

Pérdidas por concentración

Pérdidas por resistencias óhmicas

Curva de polarización

Densidad de corriente (mA/cm2)

Pot

enci

al d

e ce

lda

(V) Conductividad eléctrica

Soporte catalítico, Difusor, Placas bipolares, Placas colectoras de corriente.

Conductividad iónica Electrolito (membrana polimérica)

Resistencia a la transferencia de carga

Propiedades fisicoquímicas del electrodo

Transporte de masa Estructura porosa de electrodo, Presión y Temperatura de operación, Velocidad del fluido, Inundación, Mezcla de gas

(Desempeño de una celda de combustible tipo PEM)


Conexión en serie de celdas PEM

No. Celdas: 65 Área activa: 50 cm^2 I (A): ? V (V): ?

BOP Acond. Potencia Control


This fuel cell system supplies backup power for a remote radio tower in Berry Hill, New York (72h o más f(H2))

The Verizon Telecommunications Center in Garden City, New York, is powered by fuel cells

MW kW


Tipo T °C Electrolito Aplicaciones PEM 80 Membrana <200kW PAFC 200 Ac. fosfórico <250kW MCFC 600 Carbonatos 250-3MW SOFC 1000 Óxidos >1MW

Rango de potencia de celas


¡Gracias por su atención!

Contacto: [email protected]

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