Hidroceldas Como Alternativa de Generacion de Energia

 

HIDROCELDAS COMO ALTERNATIVA DE GENERACION DE ENERGIA INTRODUCCION.Se imagina poder usar agua en lugar de gasolina para su coche.... ¿qué pasaría si  pudiésemos prescindir del petróleo y que el transporte fuera gratis? A continuación vamos a ver que esto es posible y cómo hacerlo...

El agua a través de un proceso electroquímico conocido como seademás puede transformar en un gas (HHO) que tiene tres veces más potencia que electrólisis la gasolina y no contamina en absoluto. Este gas presenta la característica caract erística de que debe ser producido en el momento de su uso (no se puede almacenar). Podemos usarlo como combustible para sopletes, para calderas de calefacción y agua caliente e incluso para mover nuestro coche como sustituto de la gasolina. Sin contaminación y sin coste.

La electrólisis se consigue mediante las llamadas celdas electrolíticas, que son láminas de acero. Hay dos tipos de celdas: celdas húmedas y secas. Según la ciencia oficial la energía que se necesita para separar la molécula de agua es mayor que la que se obtiene de la combustión del gas. Esto es falso. Podemos separar la molécula de agua usando una batería de 12 voltios y la energía que obtenemos del gas HHO resultante es mucho mayor. Existen otros métodos para separar la molécula de agua usando un metal en los que no es necesario ni usar corriente eléctrica. Sea cual sea el uso que queramos hacer del hho lo primero es construir una celda de combustible para poder convertir el H2O en HHO. Una celda electrolítica consta de  planchas de acero inoxidable por donde circula la electricidad y separadores de plástico. Es importante que sea acero inox para que aguante bien.

 

2.- ANTECEDENTES.ANTECEDENTES.2.1 Historia de las celdas de combustible Las celdas de combustible son dispositivos electroquímicos que mediante una reacción química transforman el combustible y un oxidante, en electricidad y calor. A diferencia de las pilas convencionales almacenadoras, que dependen de la cantidad de reactivos contenidos en ellas, las celdas de combustible necesitan de un suministro constante para generar energía eléctrica, por lo que son capaces de producir energía eléctrica de manera constante, mientras no se agote el suministro de combustible y oxidante, está formada por dos electrodos: en el ánodo se encuentra el combustible y en el cátodo está el oxidante, y entre estos electrodos se encuentra una membrana que obliga a los electrones e lectrones a pasar por el ánodo hacia el cátodo. La celda de combustible está compuesta por dos electrodos electr odos dentro de un electrolito, donde el ánodo es alimentado por el hidrogeno o combustible y el cátodo por el oxígeno u oxidante. Un catalizador separa los electrones de la molécula de hidrogeno, por lo que el hidrogeno ionizado pasa por una membrana a través del electrolito y los electrones se mueven al ánodo recombinándose con el oxígeno y el hidrogeno formando agua. Las celdas de combustible se pueden conectar en serie para elevar el voltaje deseado, de esta manera se crea cre a lo que se denomina una pila (stack) o celda de combustible. El fenómeno de celdas de combustible fue descubierto por el abogado Galés William Grove en 1839, unos pocos años después de que Michel Faraday descubriera las leyes le yes de la electrólisis. Grove mostró que era posible producir energía eléctrica y agua haciendo  burbujear H2y O2en agua y obtener energía eléctrica en este proceso. Así publicó un documento en el que describía una celda de combustible formada por un conjunto de  pares de electrodos de platino sumergidos sumergidos en acido, Grove llamo a este artefacto “pila de gas” y tiempo más tarde se llamó ll amó “pila de combustible”. La ciencia de materiales no estaba muy desarrollada en esa época y no se le dio continuidad a ese descubrimiento. Pero casi un siglo después, Francis T Bacon desarrollo una celda de combustible utilizando electrolizadores electroliz adores de platino y solución alcalina como medio conductor, esta producía una potencia de 1Kw. Lo anterior sirvió a General Electric Electri c quien desarrolló una celda de combustible alimentada por hidrogeno que se utilizó en el módulo espacial Gemini el cual llevó al primer hombre a la luna en la década de los 60. Este primer desarrollo fue seguido por el programa espacial Apollo, el cual empleó pilas de combustible para generar electricidad empleada Para el uso diario, estas pilas fueron desarrolladas por Pratt y Whitney, basados en la licencia tomada sobre la patente de Francis T Bacon pero aún eran muy mu y costosas y pesadas además de ocupar un gran volumen. La pila utilizada en el Apollo podía generar una potencia de hasta 12KW, pesaba 120Kg y media 36x38x14cm. La pila de combustible, compuesta por 32 celdas conectadas en serie, mientras que el resto son los sistemas auxiliares (control electrónico y bombas de  presión). Cada mono celda podía trabajar a un voltaje voltaje de 0.875V. A finales de la década de 1960 General Motors fue la primera compañía que incorporó una celda de combustible desarrollada por Unión Cabida a una furgoneta (combi) pero la celda era tan pesada y voluminosa que del auto de 6 asientos solo se podían utilizar 2 y el  platino utilizado costaba tanto como una flota de camionetas. Después de esto no se tomaron en cuenta las pilas de combustible hasta la década de los noventa, donde se utilizaba más de ½ kilo de platino para la pila de combustible que costaba 8000 dólares. A partir de este momento se probaron sistemas de pilas de combustible en todo tipo de aplicaciones, como autos, submarinos, residencias, etc. y en forma paralela también se desarrolló la tecnología, se obtuvieron laminas delgadas de

 

 platino más pequeñas que el grosor de un cabello humano y se utilizaron menos de 60 gramos de platino en el modelo equinos de Chevrolet. El año pasado (2012) en la UNED (Universidad Nacional de Educación a Distancia) de España, se publicó que se había obtenido una carga de 0.01mg/cm2 de platino, pudiendo obtener 10Kw/g de platino. Este se presume, es un gran logro ya que el departamento de energía de los estados unidos había impuesto como meta, que entre 2017 y 2020 se obtuvieran cargas de hasta 0.125mg/cm2 y producir una potencia de 8Kw/g, este resultado ha sido patentado por los investigadores como el método de deposición de cap capas as delgadas y nano estructuras de electro catalizador (platino), sobre los electrodos las cuales se unen por simple contacto a los dos lados de la membrana polimérica, a este método también se le ha llamado “electrospray” lo cual aumenta de manera considerable el rendimiento de la pila. Según explica uno de los investigadores del departamento de física matemática y de fluidos de la UNED, José Luis Castillo han logrado controlar las  propiedades como la porosidad y rugosidad del material generado por las partículas cuando se depositan, aumentando favorablemente la superficie activa, ya que según explica el rendimiento de la celda depende de la superficie del catalizador que esté en contacto con el gas de reacción y ellos han logrado agrandar esta superficie activa alcanzando así un mayor rendimiento. Además de lo anterior mencionado este  procedimiento tiene la facilidad de ser escalado es decir que estos elementos de las celdas de combustible pueden producirse a distintos tamaños y escalas de manera industrial y un  bajo coste, ya que el precio del catalizador equivale a más del 30% del total de la celda de combustible.

30 años de investigaciones le permitieron a Stanley Meyer crear un dispositivo en el interior de un motor de combustión que prod producía ucía hidrógeno y oxígeno de agu agua, a, usando electricidad, bajo los principios de la llamada electrólisis del agua. Sin ser científico su proyecto interesó hasta al Pentágono. Pentágono. Creó un pequeño vehículo que funcionó a agua y recorrió 100 millas con un solo galón. Patentó su invento y se lo consideró el segundo mejor inventor del siglo, detrás de Edison. Estaba listo para la  producción masiva para destinarlo al pueblo y terminar con el imperio petrolero. Después de decir muchas veces que fue amenazado y negarse a vender su invento a corporaciones, el 21 de marzo de 1998 apareció muerto en un estacionamiento de su ciudad natal, Grove City, Ohio.

 

3.- MATERIALES Los materiales que se van a utilizar son: Placas de acero 430 o similares Envase hermético Placas de goma aislantes Cables conductores de cobre Estaño y materiales de soldadura Tubos de pvc Bicarbonato de soda como agente catalizador Fuente de energía Circuito de control de energía y corriente

 

4.- DESARROLLO. Este tipo de generador de hidrógeno de celda seca; está compuesta por dos tapas en sus extremos y entre ellas se encuentran chapas de acero inoxidable que hacen de electrodos separadas entre ellas por juntas de caucho. Las tapas de los extremos son de acrílico o algún material aislante que no permite que  pase el flujo de corriente. Los electrodos, son de material conductor; el mejor sería el platino pero por su elevado costo en el mercado es difícil de obtener. El acero inoxidable (304) por su bajo coste y  propiedades sería un buen candidato a usar. Las juntas son también de material aislante, ya que su función es separar los electrodos  para evitar que entren en contacto. El espesor dependerá de la distancia que se necesite

Entre electrodos, normalmente se usan entre 3 y 7mm. En la Figura se detallan todas las la s partes porque está constituido el generador de hidrógeno de celda seca. Como ya se mencionó anteriormente, el generador está conformado por varias partes. Por tal motivo se diseñara cada una de las piezas, especificando su tamaño, material y forma. Para el diseño se utilizó un software llamado Solidword 2013. Las primera piezas en diseñar son las dos placas que van en los extremos; se debe tener muy en cuenta que este material debe ser aislante y resistente; en nuestro caso se usó metacrilato. Además, debe ser transparente para poder tener visibilidad lo que sucede dentro del generador . Son dos placas rectangulares de 260x160 con un espesor de 10mm. Además, cada una de las piezas de metacrilato tiene distintos agujeros como se muestra en la Fig. Piezas de acrílico delantera y posterior

 

Los agujeros más pequeños de 6mm servirán para poder insertar los pernos, como también ayudaran a ajustar electrodos y juntas; consiguiendo así hermeticidad dentro de este conjunto de elementos. Además, la placa delantera tendrá agujeros de 9mm; la abertura 3 es la entrada de electrolito con la solución y las salidas de gas son 1 -2; se construye dos agujeros para que fluya el gas con mayor facilidad. Para poder trasportar tr asportar el gas desde el generador hacia el burbujeador se utilizó acoples de 9.5mm en L que serán fijados en las placas de metacrilato.   metacrilato. Para ordenar las chapas de acero inoxidable se debe tener en cuenta la configuración; en  Nuestro caso se ordenó de la siguiente manera: -nnnn+nnnn-

Con esta configuración se obtendrá más hidrógeno ya que en la electrolisis en el polo negativo se generar hidrógeno y en el positivo oxigeno; de esta manera se obtendrá más hidrogeno ya que en la configuración tiene dos polos negativos por tanto hay mayor  producción de gas. Los neutros sirven para reducir la diferencia de potencial que hay entre los diferentes Electrodos. Si solo ponemos dos electrodos, uno positivo y uno negativo, la diferencia de  potencial que hay entre ellos, es toda. En este caso, si trabajamos con 12 voltios, La diferencia de potencial que habría seria 12v. En cambio, si ponemos electrodos neutros entre el positivo y el negativo, la diferencia de potencial entre el positivo y el negativo será igual que antes, pero la diferencia de potencial que hay entre dos electrodos consecutivos es menor. Esta diferencia de potencial variara según el número de electrodos neutros. Cuantos más electrodos neutros, los saltos de tensión serán menores. En este caso, la tensión entre electrodos seria ser ia de 2,7 voltios, ya que si la Tensión es de 12 V, entre el positivo y el negativo hay 4 neutros, hay 5 saltos. salt os. Si dividimos los 12 v entre 5, nos da la diferencia de potencial entre electrodos, que es De 2,7. La siguiente pieza en construir son las chapas neutras de acero a cero inoxidable de calidad 304, es una de las mejores opciones ya que su costo no es muy elevado y se lo puede encontrar con facilidad; por sus propiedades puramente inoxidables sería ideal el platino o el oro,  pero por su costo elevado no se lo utilizo en este prototipo. Son 8 chapas metálicas que tendrán un tamaño de 130*180 mm con un espesor de 1mm Como muestra la Fig. Los electrodos que servirán como polos positivos y negativos también son de acero inoxidable de calidad 304 y su tamaño es de 130*230mm a un espesor de 1mm; además

 

tienen una pequeña prolongación en la parte superior para poder introducir los pernos que conducirán la corriente al electrolito; en la Fig. Se detallara su forma. –  forma. –   Otro de los componentes del generador son las juntas de material aislante, que permitirá Que no se unan los electrodos y ocasionen un corto circuito; se usó láminas lá minas de caucho de 130*180mm a un espesor de 1.5mm, también tiene orificios donde se van acoplar los Tornillos con las demás piezas como muestra la Fig. Los pernos, tuercas, arandelas y el tubo termocontraíble son las piezas finales que ayudaran al ensamble del generador; deben los tornillos ser aislados con el tubo termocontraíble para no estar en contacto con las demás piezas como se detalla en la Fig. Además, son 12 tornillos métricos de 4 y 72mm de largo; las tuercas servirán para sujetar las piezas y ayudaran que el generador sea se a más estanco.Fig.  –   Ya diseñados todos los elementos como muestra la Fig. , se procede con el eensamble nsamble que ayudara a tener una mejor perspectiva para posteriormente construirla. En la Fig. Se detalla el diseño completo del generador de gas hidrógeno.

 

5.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS HIDROLIZADORES HIDROLIZADORES

VENTAJAS.La facilidad de generación de gas hidrogeno por medio de este método hace que sea muy sencilla la obtención en grandes cantidades El volumen reducido hace que sea un equipo que se puede adosar en cualquier parte, ya sea de un vehículo o de algún maquina estacionaria El gas obtenido también es posible de utilizarse en celdas de combustible para la generación de electricidad DESVENTAJAS.El gas en si es muy volátil y eso lo hace muy peligroso de manipular La presión de trabajo del motor en su combustión dentro del funcionamiento de un vehículo es variable… esto hace que sea necesario un tanque de almacenamiento de hidrogeno para mantener la autonomía de funcionamiento del motor y el equipo tanque ocupa mucho espacio