Uso de hidrógeno como energía motriz


Categoría: Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)
Área de participación: Ciencias de la ingeniería

Asesor: ROSALIA ORNELAS ENRÍQUEZ

Autor: Santiago Navarrete Yañez ()

Grado:

Resumen

El uso del  hidrógeno como fuente energética se remonta a 1839, cuando William Grove demostró que se podía generar corriente eléctrica a partir de una reacción electroquímica entre hidrógeno y oxígeno. Hoy en día y, partiendo de este descubrimiento, miles de científicos de todo el mundo persiguen el objetivo de lograr convertir el hidrógeno en una fuente de energía limpia, barata y aplicable a cualquier uso. Con la situación energética actual, es imprescindible encontrar una fuente energética capaz de suplir a la energía de origen fósil y nuclear. Es por eso que me di a la tarea de desarrollar un dispositivo que utilice la electricidad generada en esta reacción química para hacer funcionar diversos dispositivos eléctricos, como por ejemplo,  un vehículo pequeño unos focos leds, etc y demostrar así los beneficios de la utilización de este tipo de energía.

Pregunta de Investigación

¿Cómo puedo obtener energía a partir del hidrógeno?

Planteamiento del Problema

Para la realización de este proyecto me base en algunas problemáticas que la población presenta en la actualidad por ejemplo:

 

  • La contaminación

Hoy en día seguimos utilizando los automóviles propulsados por gasolina y otros combustibles que contaminan enormemente al medio ambiente.

 

  • La economía

El precio de la gasolina sube cada mes.

Antecedentes

El hidrógeno diatómico gaseoso, H2, fue el primero producido artificialmente y formalmente descrito por T. Von Hohenheim (también conocido como Paracelso, 1493-1541) que lo obtuvo artificialmente mezclando metales con ácidos fuertes. Paracelso no era consciente de que el gas inflamable generado en estas reacciones químicas estaba compuesto por un nuevo elemento químico. En 1671, Robert Boyle redescubrió y describió la reacción que se producía entre limaduras de hierro y ácidos diluidos, o que resulta en la producción de gas hidrógeno. En 1766, Henry Cavendish fue el primero en reconocer el hidrógeno gaseoso como una sustancia discreta, identificando el gas producido en la reacción metal – ácido como “aire inflamable” y descubriendo más profundamente, en 1781, que el gas produce el agua cuando se quema a él. Generalmente se le da el crédito por su descubrimiento como un elemento químico. En 1783, Antoine Lavoisier dio al elemento el nombre de hidrógeno, (del griego υδρώ (hydro), agua y γένος-ου (genes) generar) cuando él y Laplace reprodujeron el descubrimiento de Cavendish, donde se produce agua cuando se quema hidrógeno.

 

Lavoisier produjo hidrógeno para sus experimentos sobre conservación de la masa haciendo reaccionar un flujo de vapor con hierro metálico a través de un tubo de hierro incandescente calentado al fuego. La oxidación anaerobia de hierro por los protones de agua a alta temperatura puede ser representada esquemáticamente por el conjunto de las siguientes reacciones:

Fe +    H2O → FeO + H2

2 Fe + 3 H2O → Fe2O3 + 3 H2

3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2

Muchos metales tales como circonio se someten a una reacción similar con agua lo que conduce a la producción de hidrógeno.

 

El hidrógeno fue licuado por primera vez por James Dewar en 1898 al usar refrigeración regenerativa y su invención se aproxima mucho a lo que conocemos hoy en día, produjo hidrógeno sólido al año siguiente.

 

François Isaac de Rivaz construyó el primer dispositivo de combustión interna propulsado por una mezcla de hidrógeno y oxígeno en 1806. Edward Daniel Clarke inventó el rebufo de gas de hidrógeno en 1819. La lámpara de Döbereiner y la Luminaria Drummond fueron inventadas en 1823.

 

El llenado del primer globo con gas hidrógeno, fue documentado por Jacques Charles en 1783.[14] El hidrógeno proveía el ascenso a la primera manera confiable de viajes aéreos después de la invención del primer dirigible de hidrógeno retirado en 1852 por Henri Giffard. El conde alemán Ferdinand von Zeppelin promovió la idea de utilizar el hidrógeno en dirigibles rígidos, que más tarde fueron llamados zeppelines; el primero de los cuales tuvo su vuelo inaugural en 1900. Los vuelos normales comenzaron en 1910 y para el inicio de la Primera Guerra Mundial, en agosto de 1914, se habían trasladado 35.000 pasajeros sin ningún incidente grave. Los dirigibles levantados con hidrógeno se utilizan como plataformas de observación y bombarderos durante la guerra.

 

La primera travesía transatlántica sin escalas fue hecha por el dirigible británico R34 en 1919. Con el lanzamiento del Graf Zeppelin en 1920, el servicio regular de pasajeros prosiguió hasta mediados de la década de 1930 sin ningún incidente. Con el descubrimiento de las reservas de otro tipo de gas ligero en los Estados Unidos este proyecto debió ser modificado, ya que el otro elemento prometió más seguridad, pero el gobierno de Estados Unidos se negó a vender el gas a tal efecto. Por lo tanto, H2 fue utilizado en el dirigible Hindenburg, el cual fue destruido en un incidente en vuelo sobre Nueva Jersey el 6 de mayo de 1937. El incidente fue transmitido en vivo por radio y filmado. El encendido de la fuga de hidrógeno se atribuyó como la causa del incidente, pero las investigaciones posteriores señalaron a la ignición del el revestimiento de tejido aluminizado por la electricidad estática.

Objetivo

Aprovechar la energía del hidrógeno mediante la separación  química del agua para poner en movimiento un motor eléctrico.

Justificación

Elegí este proyecto  porque con el pretendo reducir  los altos niveles de contaminación que existen actualmente en nuestro país además de que aprovechamos un recurso abundante y prácticamente gratis como es el agua.

Hipótesis

Si se pueden sustituir los combustibles fósiles contaminantes por un combustible limpio y prácticamente inagotable como el hidrógeno, entonces  se podrán reducir los altos niveles de contaminación en la actualidad.

Método (materiales y procedimiento)

Material

  • 10 Placas de acero inoxidable
  • 2 placas de acrílico
  • Cables
  • Tornillos y tuercas
  • Rondanas de acero y plástico
  • Empaques de plástico
  • Motores eléctricos
  • Fuente de poder
  • Mangueras y conexiones de hule
  • Contenedores para gas y agua

 

Procedimientos

 

  1. Medir las láminas de acero y cortarlas en cuadros de 10 por 10 cm, después hacerles un corte en las esquinas para que los tornillos tengan espacio libre para pasar. Perforar las láminas de acero y las placas de acrílico.
  2. Colocar una placa de acrílico y después alternar una placa de acero inoxidable (la primera será el polo positivo y la ultima el polo negativo) y un empaque hasta utilizar todas las láminas de acero y empaques, al final colocar la otra placa de acrílico y asegurar todo con los tornillos.
  3. Colocar en las perforaciones de las placas de acrílico las conexiones para las mangueras de hule
  4. Conectar los cables a las terminales positiva y negativa y con la fuente de poder aplicar un voltaje para iniciar el proceso de hidrólisis para separar  el hidrógeno y oxigeno del agua.
  5. Desconectar la fuente de poder y conectar los cables del motor para hacerlo funcionar con la reacción química inversa

Galería Método

Resultados

Se logró separar el hidrogeno y oxigeno del agua al aplicar una carga eléctrica (hidrolisis), y al invertir el proceso, ósea, combinando hidrogeno y oxigeno se logró obtener agua y electricidad, con lo que se pudo suministrar electricidad a un pequeño motor eléctrico.

Galería Resultados

Discusión

Considero que mi proyecto es importante porque ofrezco una gran alternativa para reducir los niveles de contaminación provocado por los combustibles hidrocarburos ya que el resultado de la combustión de mi proyecto es solamente  vapor de agua.

Conclusiones

Se logró aprovechar el hidrogeno en el agua  como un combustible limpio y prácticamente inagotable para poner en marcha pequeños dispositivos eléctricos

Bibliografía

www.organico.com

Consultado: Enero 10 2015

www.naturallya.com/descargas/Stevia_plant.pdf

Consultado: Enero 10 2015

www.forumdelcafe.com/pdf/F-49_Stevia.pdf

Consultado: Febrero 15 2015

www.herbogeminis.com

Consultado: Febrero 18 2015

 

 

 

 



Uso de hidrógeno como energía motriz


Uso de hidrógeno como energía motriz

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography