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NAI: 3 – 6 - 3

LÍNEA DE ACCIÓN: AGUA  Y SUSTANCIAS QUÍMICAS

REGIÓN: MOQUEGUA

SEMANA: 25

TEMA EJE: ELECTROQUÍMICA

ACTIVIDAD: DÍA MUNDIAL DEL FOLKLORE

CATEGORÍA ISEF: ENERGÍA Y TRANSPORTE

LEGISLACIÓN: Art.60° FUNCIONES EN MATERIA DE DESARROLLO

ACUERDO NACIONAL: 20° DESARROLLO DE LA CIENCIA Y TECNOLOGÍA

EJE DE DESARROLLO: POLO INTEROCEÁNICO DEL NORTE

 

USO DE CELDAS DE COMBUSTIBLE DE HIDRÓGENO PARA EL FUNCIONAMIENTO DE VEHÍCULOS DE TRANSPORTE EN PIURA

 

OBJETIVOS:

·         Utilizar las celdas de combustible de hidrógeno en los vehículos de transporte para evitar la contaminación ambiental.

·         Reemplazar las baterías convencionales de los carros por las celdas de combustible de hidrógeno que es un tipo de energía limpia.  

·         Disminuir los casos de enfermedades respiratorias en la región Piura.

VARIABLES:

INDEPENDIENTE: Utilización de baterías de combustible de hidrógeno en vehículos

DEPENDIENTE: Disminución de la contaminación ambiental en Piura.

 

RESUMEN:                                                                                     

El tema que me ha tocado realizar esta semana ha sido Electroquímica la  cuál es la rama de la química que estudia la transformación entre la energía química y la energía eléctrica, en donde la energía liberada por una reacción espontánea que se convierte en  electricidad par reacciones redox (oxidación y reducción), por lo cuál lo relaciono con las baterías de los vehículos, los cuáles son celdas electroquímicas es decir transforma la energía química en energía eléctrica para prender el motor de los carros, esta batería esta compuesta por un ánodo de plomo y un cátodo de dióxido de plomo siendo altamente contaminantes. La actividad a relacionar es el día mundial del folklore, en este día se celebra el conjunto de celebraciones colectivas de un lugar en este caso Piura centrado en las costumbres, creencias y especialmente su música, en el mes de Agosto Piura celebra la fiesta patronal de Piura en donde se ve lo maravilloso de su folklore, por lo cuál  lo relaciono de manera indirecta con la gran cantidad de vehículos que van a este departamento transportando a los cientos de turistas nacionales y extranjeros que viajan a este departamento especialmente en esta época del año, produciendo contaminación por dióxido de carbono, por su puesto que la gente no solo viaja en esta época del año. El modelo energético mundial está tomando un nuevo rumbo debido fundamentalmente a la crisis existente en el mercado del petróleo. Los combustibles fósiles suponen una fuente agotable de recursos además de un alto grado de contaminación atmosférica.  El hidrógeno, como vector energético, se presenta como uno de los candidatos ideales con múltiples aplicaciones: empleo en equipos de combustión para generación combinada de calor y electricidad, utilización en pilas de combustible para propulsión eléctrica en el transporte. Aunque el hidrógeno no constituye un recurso renovable, éste puede producirse mediante energía solar, eólica o hidráulica como fuentes de electricidad. Lo que se propone es el uso de estas celdas de combustible de hidrógeno obteniéndola a partir de la producción fotobiológica la cuál es un medio de obtención de hidrógeno por medio de algas verdes utilizando únicamente luz solar, agua e hidrogenasa como una enzima.

HIPÓTESIS:

Si se usara las celdas de combustible de hidrógeno en vehículos de transporte público se podría disminuir la contaminación no sólo en Piura sino en todos los departamentos los cuáles son visitados por los turistas.

 

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:


Esquema de la estructura y funcionamiento de una pila de combustible. El hidrógeno fluye hacia el ánodo donde un catalizador como el platino facilita su conversión en electrones y protones (H+). Estos atraviesan la membrana electrolítica para combinarse con el oxígeno y los electrones en el lado del cátodo (una reacción catalizada también por el platino). Los electrones, que no pueden atravesar la membrana de electrolito, fluyen del ánodo al cátodo a través de un circuito externo y alimentan nuestros dispositivos eléctricos. La figura muestra una sola celda electroquímica que produce aproximadamente 1 Voltio. Para aplicaciones de potencia se apilan muchas de estas celdas para formar la pila de combustible, cuyo voltaje aumenta en proporción al número de celdas apiladas.

 

Consiste en la producción de electricidad mediante el uso de químicos, que usualmente son hidrógeno y oxígeno, donde el hidrógeno actúa como elemento combustible, y el oxígeno es obtenido directamente del aire. Debido a que la generación de energía eléctrica es directa, la eficiencia que alcanza una celda de combustible puede ser muy elevada, además al no tener partes en movimiento son muy silenciosas. Sumado a todo esto hay que agregar que la celda de combustible no usa la combustión como mecanismo de generación de energía, lo que la hace prácticamente libre de contaminación.


DATOS/RESULTADOS:

Luego de realizar estos experimentos en Tokio, Japón, el ingeniero Jung Hong W. Afirmó que producir electricidad en vehículos a partir de hidrógeno es un método mucho menos contaminante que utilizar otras formas de energía que utilizan petróleo ya  que  a medida que el cátodo deja fluir a través de él al oxígeno, éste se combina con los protones y los electrones anteriormente citados para formar agua. Como esta reacción naturalmente está desplazada hacia la formación de agua, cuando se produce, se libera energía en forma de calor. Esta una reacción positiva y por lo tanto exotérmica. Hay varias maneras de obtener el hidrógeno:

- Oxidación parcial de combustibles fósiles con defecto de O2. Se obtiene una mezcla de hidrógeno que posteriormente se purifica. Las cantidades de oxígeno y vapor de agua son controladas para que la gasificación continúe sin necesidad de aporte de energía. La siguiente reacción global representa el proceso::

CH1,4 + 0,3 H2O + 0,4 O2 => 0,9 CO + 0,1 CO2 + H2.

- Electrólisis del agua: El paso de la corriente eléctrica a través del agua, produce una disociación entre el hidrógeno y el oxígeno, componentes de la molécula del agua H2O. El hidrógeno se recoge en el cátodo (polo cargado negativamente) y el oxígeno en el ánodo. El proceso es mucho más caro que el reformado con vapor, pero produce hidrógeno de gran pureza. Este hidrógeno se utiliza en la industria electrónica, farmacéutica o alimentaria.

H2O + energía =>H2 + O2

- Fotoelectrolisis. Básicamente, este procedimiento aprovecha la radiación solar para generar la corriente eléctrica capaz de producir la disociación del agua y en definitiva la producción de hidrógeno.

- Utilizando la biomasa como fuente de producción de hidrógeno, éste se puede producir por dos procedimientos: gasificación de la biomasa o pirólisis.

Gasificación de biomasa : Se trata de someter a la biomasa a un proceso de combustión incompleta entre 700 y 1200ºC. El producto resultante es un gas combustible compuesto fundamentalmente por hidrógeno, metano y monóxido de carbono.

Pirólisis: Es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500ºC, . Se obtiene carbón vegetal y gas mezcla de monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno e hidrocarburos ligeros.

ESTADÍSTICA: En las estadísticas se muestra que a nivel mundial la mayor fuente de energía es el petróleo el cuál contribuye con el calentamiento global.

Fuentes de energía

(Porcentajes de contribución en el mundo occidental)


 

 

1983

2000


 

Petróleo crudo

49.0

40.0

Gas natural

17.0

18.0

Carbón

20.0

23.0

Hidroelectricidad

10.0

10.0

Electricidad nuclear

4.0

8.0

Combustibles sintéticos

0.4

0.9

Electricidad solar

0.0

0.3


 

FUENTE: CICH, UNAM. 1985.

 

 

 

FOTOS: En la imagen se muestra a un vehículo de transporte público en Japón .

 

CONCLUSIONES:

Se tiene que usar las celdas de combustible de hidrógeno en Piura y en todo el Perú para lograr disminuir la contaminación ambiental producida por los vehículos de transporte público debido a que estas son alimentadas por hidrógeno son silenciosas y, además de electricidad y calor, sólo producen agua como residuo.

 

 

ALFABETIZACIÓN FUNCIONAL: Celdas de combustible de hidrógeno.

F: El uso de hidrógeno es un método poco contaminante a comparación de otros tipos de energía.

O: El hidrógeno se puede producir a partir de distintas materias primas.

D: El hidrógeno no es un recurso renovable por lo cuál no se produce naturalmente.

A: Actualmente las celdas de combustible de hidrógeno tienen un costo elevado.

 

PLAN NACIONAL DE COMPETITIVIDAD:

2006----------------- Se debe aumentar en 20% los proyectos de transferencia para el desarrollo de la ciencia de tecnología.

 

INVESTIGACIÓN FUTURA:

En un futuro este tipo de energía va a poder ser más rentable por lo cuál se podrá a empezar a usar en Latinoamérica y en todo el Perú en el cuál existe un amplio parque automotor.

 

 

PALABRAS CLAVES:

·         Combustible

·         Hidrógeno

·         Energía

·         Vehículos

 

PAGINAS WEB CONSULTADAS:

http://www.tecnociencia.es/especiales/hidrogeno/hidrogeno.htm

http://www.tecnociencia.es/especiales/hidrogeno/descripcion.htm

http://www.familia.cl/naturaleza/energia_ecologica/ecologica.htm

 

 

DATOS PERSONALES:

NEIL JOE TACURI PALOMINO

3° de SECUNDARIA           

niltacuri@gmail.com          

MINICIENTÍFICOS         

 

 

 

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Última modificación: 29 de Noviembre  de 2007