Motor a Hidrogeno (H2)

1. Integrantes: -Francisco Lonardi -Hermes Onori -Diego Bobzin Motor a Hidrogeno (H2)

2. INTRODUCCIÓN: Actualmente, la cuestión medioambiental es un asunto que preocupa a todos. Uno de los temas principales es la contaminación por combustibles fósiles, sin embargo un gran descubrimiento podría cambiar las cosas como se conocen hoy en día. Se trata de utilizar el hidrogeno como combustible para prevenir la contaminación del medioambiente.

3. Tipos de motor a hidrógeno • Estos motores utilizan generalmente el hidrógeno en uno de estos dos métodos: combustión o conversión de pila de combustible. En la combustión, el hidrógeno se quema en un motor de explosión, de la misma forma que la gasolina. En la conversión de pila de combustible, el hidrógeno se convierte en electricidad a través de pilas de combustible que mueven motores eléctricos - de esta manera, la pila de combustible funciona como una especie de batería.

4. El vehículo con pila de combustible se considera un vehículo de cero emisiones porque el único subproducto del hidrógeno consumido es el agua, que adicionalmente puede también mover una micro-turbina. El vehículo con motor de combustión interna además produce emisiones de dióxido de carbono.

5. Funcionamiento del motor eléctrico Las pilas están formadas por dos electrodos (que permiten el paso de una corriente eléctrica) que se encuentran separados por un electrólito (hecho de un material que puede ser descompuesto cuando actúa sobre él una corriente eléctrica). Los electrodos extraen los electrones de hidrógeno para convertirlos en electricidad cuando el hidrógeno fluye hacia el ánodo, donde uncatalizador facilita la separación de protones y electrones. Los protones traviesan una membrana electrolítica para combinarse con el oxígeno, y los electrones se sitúan al lado del cátodo formando así un circuito externo ánodo-cátodo que alimenta los dispositivos eléctricos. La reacción de hidrógeno con oxígeno que da el resultado de agua pura más energía. http://www.youtube.com/watch?v=PsilPXbmvsE&feature=related

6. Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor. Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha. http://www.youtube.com/watch?v=BBvGhHEjFD8

7. Motores de combustión interna con hidrógeno como combustible En el motor Wankel es posible el aprovechamiento de la alta temperatura de ignición del hidrógeno. Se está investigando la posibilidad de incluir agua pulverizada en la mezcla de entrada, la cual se evapora al quemarse el hidrógeno llegando a ejercer presiones muy altas de forma elástica, a diferencia de lo que ocurre en el pistón, en el cual se da una detonación. Actualmente se está tratando de conseguir que la mayor parte de la potencia se deba a la acción del vapor de agua y no al hidrógeno.  Otra ventaja más de este motor radica en su relación potencia/peso, este motor desarrolla una alta potencia en comparación con su tamaño lo que permite tener un sistema motriz de alta potencia sin emisiones y de reducido tamaño.

8. Los motores de cuatro tiempos permiten aprovechar las especiales características que presenta el hidrógeno como combustible, a saber: Alta velocidad de llama en flujo laminar, alto índice de octano, ninguna toxicidad y no llega a formar ozono. Por esto, con un adecuado diseño se puede conseguir un motor con un rendimiento energético mayor que el equivalente en gasolina y totalmente ecológico. El alto índice de octano permite elevar la relación de compresión que redundará en un aumento del rendimiento energético, mientras que la alta velocidad de llama en flujo laminar contribuye a la reducción de las emisiones de óxidos de nitrógeno, pues es posible emplear dosados muy bajos, tan bajos que han llegado al 0,2. Gracias a esta posibilidad se puede aumentar también el rendimiento. Con todo esto se han conseguido aumentos del rendimiento del 25-30% con respecto a los motores equivalentes en gasolina.  http://www.youtube.com/watch?v=H5pbJA7NNkI&feature=related

9. FORMACIÓN DEL HIDRÓGENO: • Las centrales de hidrógeno pueden llegar a obtener hidrógeno electrificando el agua con energía eléctrica renovable (de los campos eólicos o colectores solares). Su obtención por electrólisis es menos eficaz, pero una vez comprimido y almacenado en el vehículo, este hidrógeno supera el 75% de rendimiento, mientras que si se extrae del metano, el rendimiento inicial es más elevado pero, en global y valorando todo el proceso, se encuentra alrededor del 48-60%.

10. PRIMEROS AUTOMÓVILES DE MOTOR DE HIDRÓGENO: • El primero fue fabricado por BMW. Estaba formado por doce cilindros y propulsado con hidrógeno alcanzaba: - una potencia de 150kW. - una aceleración de 0 a 100km/h en 9,6 segundos. - una velocidad máxima de 226km/h. - un depósito de 140 litros con abasto de 350km.

11. Pila de hidrogeno hoy en día • La tecnología de la pila ha tenido ciertos avances significativos los últimos años, y algunos fabricantes de automóviles ya han empezado a empeñar esta tecnología en la fabricación de vehículos experimentales o con fuente de energía alternativa. No obstante, estos aún son demasiado pesados, costosos y el gran volumen de la propia pila de combustible sigue siendo un problema vigente.

13. El motor de hidrogeno y el medio ambiente En la actualidad, el mal manejo del medio ambiente es ya una problemática a nivel mundial. En Europa hay 400 coches por cada mil personas, y el consumo es de un millón de litros de gasolina supone la emisión de 2,4 millones de kilos de dióxido de carbono a la atmósfera. Estas estadísticas arrojan datos que explican la importancia de hallar un carburante que perjudique menos el entorno y la salud de nosotros mismos.

14. Existen normativas medioambientales cada vez más estrictas con todo este lento asunto, pero el agotamiento de las reservas de petróleo parece impulsar a la industria a optar por energías alternativas antes que a las combustibles fósiles convencionales. Al hidrógeno le espera convertirse en una de estas opciones de futuro para un planeta que tiene un consumo de energía imparable. Según los expertos, la eficiencia de los motores de hidrógeno supera con creces el rendimiento de los más modernos de gasolina, dado que mientras estos llegan a un 13%, los de hidrógeno ya sean híbridos o de pilas de combustible llegarían al 35% e incluso al 45%.

15. Motores de combustión y el Hidrogeno -Este tipo de motor rotativo parece dar buenos resultados al emplear hidrógeno como combustible -Estos buenos resultados se deben a la configuración de este motor, el cual minimiza las dificultades de combustión que se dan en otros tipos de motores. -El motor rotativo no suele dar problemas de autoencendido y funcionamiento, debido a que, como se puede apreciar en la fotografía del motor, la cámara de combustión presenta una geometría adecuada para la combustión del hidrógeno, o sea, presenta una relación volumen/superficie muy elevada.

16. Ventajas de estos motores: • - Su ahorro energético. • - Se trata de una energía renovable. • Su consumo inferior a los motores convenciones. • - Producen menos ruido y vibraciones. • - Su eficiencia es superior. • La tecnología posee fiabilidad y duración. • Los motores de Hidrogeno tienen un rendimiento mediano de un 15% mayor a los de combustión. • - El consumo y mantenimiento es inferior a cualquier otro tipo de coche.

17. Ventajas del motor eléctrico a hidrógeno por sobre motores de combustión a hidrógeno •  A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos. • Se pueden construir de cualquier tamaño. • Tiene un par de giro (el momento de fuerza que ejerce un motor sobre el eje de transmisión de potencia)elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante. • Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, aumentando el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina). • Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica de la mayoría de las redes de suministro se emiten contaminantes.

18. Desventajas: • El coste de la pila de combustible es muy elevado. • También son muy pesadas y voluminosas. • El hidrógeno no se encuentra libre en la naturaleza, se ha de utilizar energía para obtenerlo tal y como he explicado anteriormente. Este proceso sufre la insuficiencia de infraestructuras para el abastecimiento de hidrógeno. • No esta demostrada la fiabilidad de todos los elementos. • Elevado coste de producción (30% mas que motor diesel)