El motor de hidrógeno: sustituto real de los motores de gasolina

De combustible de hidrógeno: la célula de combustible de hidrógeno para coches. En una célula de combustible de hidrógeno, la energía química del hidrógeno y el oxígeno se utiliza para crear electricidad. El aparato para crear una pila de combustible es mínimo y el proceso muy simple. Esta fuente de energía es a menudo comparado con la gasolina.

El hidrógeno tiene el contenido máximo de energía por unidad de peso que otros combustibles. Hay muchos recursos nacionales como el carbón, el gas natural, la biomasa y el agua que se puede utilizar para producir hidrógeno. Si se quema en un motor, hay cero emisiones. Si se atribuya a una pila de combustible, el único residuo es agua.

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Las pilas de combustible se puede combinar con tecnologías como la captura y almacenamiento de carbono, las energías renovables y la energía de fusión para producir energía libre de emisiones. Para los motores, el combustible de hidrógeno se puede utilizar como energía solar o nuclear no se puede utilizar.

La gasolina puede ser sustituido por el hidrógeno como combustible en un motor de combustión interna. El hidrógeno produce tres veces más energía en comparación con la gasolina. Sin embargo, como la densidad es una décima parte en forma líquida y menos en forma de gas, los tanques de combustible de hidrógeno tiene que ser grande. También tienen que ser aislado y esto los hace más voluminosos.

El hidrógeno líquido se puede congelar el aire y provocar accidentes en las válvulas enchufado. Como es imposible hacer un aislamiento perfecto, el hidrógeno se evaporará a un ritmo del 1,7 por ciento por día.

Pila de combustible de hidrógeno
Los combustibles como el hidrógeno, el alcohol, la gasolina o el metano se convierte en electricidad directamente en una celda de combustible de hidrógeno. El agua pura es el único subproducto y no hay contaminación. Estas células de combustible se utilizan siempre que sea una fuente de energía limpia y eficiente se considera necesario. Estas células de combustible se puede hacer en sólo 10 minutos para generar energía eléctrica. El siguiente equipo es esencial.

* Puro platino o de platino recubierto de alambre de níquel, con un pie de largo
* Un clip de la batería de 9 voltios
* Una batería de 9 voltios
* Un palito de paleta o similar pequeñas de madera o plástico
* Un voltímetro
* Un vaso de agua
* Cinta adhesiva transparente

El alambre de platino se corta en trozos de seis pulgadas de largo. Cada pieza se convierte en una forma de un muelle pequeño en cualquier clavo, picahielos o una percha. Estos son los electrodos de la pila de combustible. Los cordones del clip de la batería se redujo a la mitad y el aislamiento se elimina en los extremos. A continuación, los cables de la batería de plomo desnudo se tuercen a los extremos de los electrodos recubiertos de platino.

Además, uno rojo y un cable negro es conectado a los electrodos para conectar con un voltímetro. Los electrodos se pegan al palo de paleta. Este palo se pega a un vaso de agua. Los electrodos deben ser sumergidas en agua por completo, mientras que las conexiones tienen que estar fuera de ella. El cable rojo debe ser conectado al terminal positivo y el cable negro al terminal negativo del voltímetro. La lectura debe ser 0 a 0,01 voltios.

La pila de combustible ya está listo. Una batería de 9 voltios se conecta a uno o dos segundos al clip de batería. Debido a este toque, el agua en los electrodos se divide en hidrógeno y oxígeno mediante electrólisis. Mientras que la batería está conectada, las burbujas se pueden ver en los electrodos. Después de retirar la batería, las obras de platino como catalizador.

La reacción de electrólisis se invierte. El hidrógeno y el oxígeno se recombinan para generar electricidad. Si el electrodo de cualquier otro material que se usa, el voltímetro sería el siguiente cero otra vez. Sin embargo, el electrodo de platino en tan sólo por encima de los resultados de dos voltios.

A medida que la reacción progresa, la tensión se desvanece. En este caso, la energía de una batería de 9 voltios se almacena el hidrógeno y las burbujas de oxígeno. Cualquier otra fuente de energía puede ser utilizada. Por ejemplo, la energía solar se puede utilizar durante el día, los gases pueden ser almacenados y utilizados en la pila de combustible en la noche. O bien, pueden ser almacenados en tanques de alta presión en un coche eléctrico para producir electricidad el coche necesita.

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El vehículo de hidrógeno
Cualquier vehículo que utiliza hidrógeno como combustible a bordo para la fuerza motriz es un vehículo de hidrógeno. Puede ser un automóvil o de una aeronave. La energía química del hidrógeno se convierte en la energía mecánica mediante la conversión electroquímica de una pila de combustible. Esta conversión se compone de reaccionar hidrógeno con el oxígeno para generar electricidad y agua para alimentar un motor de tracción eléctrica. Esta tecnología ha dado lugar a coche de pila de combustible de hidrógeno.

El hidrógeno no es una fuente de energía. En cambio, es un portador de energía. Esta tecnología de combustible de hidrógeno tiene la ventaja de la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y precursores de ozono. Sin embargo, hay técnicas, así como los retos económicos para la circulación de vehículos de hidrógeno.

¿Cómo funciona una célula de hidrógeno?
Una célula de combustible de hidrógeno se utiliza como una fuente de energía en automóviles, aviones, cohetes, etc genera electricidad y opera como una batería. Una célula de combustible de hidrógeno es un dispositivo electroquímico de conversión que utiliza productos químicos como el hidrógeno y el oxígeno. Se genera energía eléctrica y emite sólo agua y calor como subproductos.

A diferencia de las baterías, células de combustible de hidrógeno es un sistema termodinámicamente abierto, no necesita recarga, y produce electricidad, siempre y cuando se suministra con el combustible y el oxígeno.

Historia
En 1839, la primera celda de combustible fue percibido por Sir William Robert Grove, un juez galés, inventor y físico. Se producen electricidad y agua, mediante la combinación de hidrógeno y oxígeno en presencia de un electrolito, pero este invento no generar suficiente electricidad. Así, en 1889, Ludwig Mond y Charles Langer construyó una pila de combustible de trabajo mediante el uso de aire y gas de carbón industrial. Se cree que ellos fueron los primeros en acuñar el término de células “combustible”.

Más temprano, electrodos porosos de platino y baño de ácido sulfúrico electrolito se haya utilizado en la pila de combustible, pero eran caros y corrosivos. En 1932, Francis Bacon T. se le ocurrió una idea de la célula de combustible de hidrógeno, utilizando electrolito alcalino menos corrosivo y electrodos de bajo costo del níquel. En 1959, desarrolló una pila de combustible de cinco kilovatios de potencia que podría una máquina de soldar. Esta célula era conocido más tarde como la célula de Bacon.

De Trabajo de la célula de combustible de hidrógeno
El funcionamiento de la pila de combustible de hidrógeno es similar a una batería. Se compone de dos electrodos, un ánodo y un cátodo, separados por una membrana de electrolito de polímero. El oxígeno se introduce en el cátodo, y el hidrógeno al ánodo. En el ánodo, el hidrógeno reacciona con el catalizador de platino y se divide en electrones con carga negativa (e-) y los iones cargados positivamente (H +). Los iones de hidrógeno se mueven a través de la membrana hacia el cátodo

Los electrones a lo largo de la ruta del circuito externo al cátodo, y crear una corriente eléctrica. Viajan externamente al otro lado de la membrana de la PME, se combinan con el oxígeno, y se combinan con los iones de hidrógeno cargados positivamente. Como resultado, el agua pura y una pequeña cantidad de calor se forman. Una célula de hidrógeno, a la carga nominal total puede producir tensión que van desde 0,6 V a 0,7 V. Esta célula se pueden combinar en serie o circuitos en paralelo para aumentar la eficiencia, como circuitos en serie rendimiento más alto voltaje, mientras que el segundo se basa más en curso.

Tipos de Pilas de Combustible
Las células de combustible están clasificados principalmente por el tipo de electrolito que utilizan, y su temperatura de funcionamiento. Los principales tipos de pilas de combustible son:

* Polímeros de Celdas de Combustible de Membrana de Intercambio (PEMFC): También se conoce como célula de combustible de membrana de intercambio de protones, y tiene una alta densidad de potencia. Esta célula utiliza un polímero sólido como electrolito y electrodos de carbono poroso, que contiene un catalizador de platino. de células de combustible PEM es liviano, y tiene una temperatura de funcionamiento que van desde 60ТАC a 80ТАC o 140ТАF a 176ТАF. Se utiliza principalmente en aplicaciones de transporte, como vehículos, automóviles, autobuses, etc
* Combustible de óxido sólido (SOFC): Esta celda de combustible utiliza un compuesto duro, cerámica no porosa como electrolito. de óxido sólido de pila de combustible es adecuado para los generadores de electricidad a gran escala fija, y opera a temperaturas muy altas entre 700ТАC y ТАC 1.000. Debido a su alta temperatura de funcionamiento, que produce más vapor que a su vez genera más electricidad y por lo tanto, mejora la eficiencia global del sistema.
* Pilas de Combustible Alcalinas (AFC): Se le conoce como pila de combustible de Bacon, y es uno de los más antiguos y confiables de tecnología de pilas de combustible. Se utiliza una solución de hidróxido de potasio en el agua como un electrolito, y opera a bajas temperaturas entre 100ТКC a 250ТКC o 212ТКF a 482ТКF. Como pila de combustible alcalina se contamina por el dióxido de carbono (CO2), se requiere hidrógeno puro y oxígeno. Es una célula de alto rendimiento, y tiene una eficiencia de hasta 60% en aplicaciones espaciales.
* Carbonato fundido las pilas de combustible (CFCM): Esta celda de combustible es el más adecuado para el gas natural y las centrales eléctricas de carbón, y opera a 600ТКC. Esta célula utiliza un electrolito, compuesto por una mezcla de sales fundidas carbonato de suspensión en un porosa, químicamente inerte de óxido de cerámica de litio y aluminio (LiAlO2) de la matriz.
* El ácido fosfórico de Celdas de Combustible (PAFC): células de combustible de ácido fosfórico utiliza un electrolito, compuesto de ácido fosfórico líquido y porosa electrodos de carbono, que contiene un catalizador de platino. Esta celda se utiliza en pequeños sistemas estacionarios de generación de energía. Funciona en la temperatura alta y por eso, no es apta para coches.
* Combustible de metanol directo de la célula (DMFC): Se suministra con metanol puro mezclado con vapor y alimenta directamente al ánodo. Tiene una temperatura de funcionamiento idénticas a PEMFC. Esta célula de combustible es caro y utiliza gran cantidad de platino como catalizador. No tiene ningún problema de almacenamiento de combustible y es portátil.


Ventajas del hidrógeno
Combustible utiliza células de hidrógeno como combustible, por lo que produce el agua como un escape. Dado que no hay otras emisiones, las pilas de combustible son extremadamente limpios y renovables fuentes de electricidad. Como su tasa de conversión electroquímica es elevada, extrae más energía del combustible, y produce gran cantidad de poder

Dado que no hay partes móviles y las ineficiencias mecánicas en una pila de combustible, por lo que es silencioso y sin vibraciones. Pilas de combustible de alta calidad proporciona corriente continua para aplicaciones eléctricas modernas, y es compatible con otros combustibles como, los combustibles fósiles, los biocombustibles y los combustibles de hidrocarburos.

Las fluctuaciones de energía en las redes eléctricas nacionales se pueden evitar, mediante una red de generación de energía las pilas de combustible de propulsión distribuido. Tiene una densidad de alta potencia, y puede funcionar en temperaturas variables. de células de combustible no es muy caro y tiene una excelente aptitud para la hibridación con otras tecnologías. Por lo tanto, es más fiable que cualquier motor de combustión tradicional.

Aplicación y la eficacia del hidrógeno
La célula de combustible de hidrógeno es compacta, ligera, y se utiliza como una fuente de energía en lugares remotos, tales como naves espaciales, estaciones meteorológicas, los parques grandes, localizaciones rurales, y aplicaciones militares.

La eficiencia de la pila de combustible es directamente proporcional a la tensión, e inversamente proporcional a los consumos eléctricos. La eficiencia de una célula de hidrógeno en condiciones normales de funcionamiento sin fugas reactivo, depende de la entalpía o el valor calorífico de la reacción. Una célula típica funciona a 0,7 V, tiene 50% de eficiencia, como el 50% del contenido energético del hidrógeno es convertida en energía eléctrica, y el restante 50% se convierte en calor.

Para una mejor eficiencia, célula de hidrógeno debe ser operado en la densidad de potencia baja, y el hidrógeno puro y reactivos de oxígeno se debe utilizar.

Las células de combustible de hidrógeno proporcionan una amplia gama de beneficios crítica sobre cualquier otro poder producir tecnología. Tiene el potencial para solucionar problemas como los derivados del cambio climático, la dependencia del petróleo, mala calidad del aire, las emisiones de gases de efecto invernadero y el calentamiento global. Su eficiencia y flexibilidad de diseño lo convierte en uno de la tecnología más fiable.

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