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HIDRÓGENO VERDE

HIDRÓGENO VERDE

$1,946

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  • Autor: VEGA DE KUYPER, Juan Carlos

    Páginas: 134

    Editorial: Alfaomega

    SKU: 9789569517020 Categorías: ,

    Descripción

    Hoy en día, las principales fuentes de energía son el petróleo y el gas natural, pero sus reservas estarán agotadas en 40 o 50 años. El hidrógeno, primer elemento de la tabla periódica, es la opción más factible para sustituirlos. Este liviano gas es el elemento más abundante del Sol y no existe en la atmósfera terrestre debido a que escapa de la gravedad de la Tierra.
    A diferencia de combustibles como el petróleo y sus derivados, es un “vector energético o portador de energía”, es decir, es una sustancia que almacena energía que luego será liberada.
    El hidrógeno se emplea en refinerías de petróleo, producción de amoníaco, metanol, hidrogenación de aceites vegetales y arenas bituminosas, confección de vidrios planos y en celdas de combustible. Estas celdas generan electricidad a partir del hidrógeno como combustible y el oxígeno como oxidante, mediante un dispositivo electroquímico que requiere un aporte continuo de estos reactivos. Una manera de disponer de energía necesaria para hacer funcionar las celdas de combustible y así generar electricidad cien por ciento sostenible es recurrir a las energías renovables como la solar y eólica, muy abundantes en diferentes regiones de Chile gracias a su amplia variedad climática.
    La obra, escrita con un estilo conciso y directo, especialmente de la química, proporciona de una manera organizada y sistemática los fundamentos por los cuales el gas hidrógeno es un vector energético que puede producir energía térmica, eléctrica y numerosos productos químicos.

    Capítulo 1
    HIDRÓGENO PRINCIPAL CONSTITUYENTE DEL SOL Y EL COSMOS 1
    1.1. Características generales del Sol 1
    1.2. Composición del Sol 2
    1.3. Viento solar 4
    1.4. Teoría sobre la evolución solar 4
    1.5. Referencias 5

    Capítulo 2
    ESTRUCTURA, COMPOSICIÓN Y PROPIEDADES DE LA ATMÓSFERA 7
    2.1. Capas de la atmósfera 8
    2.2. Composición de la atmósfera 9
    2.3. Propiedades físicas de la atmósfera 10
    2.4. Transmisión de energía en la
    atmósfera 11
    2.5. Referencias 13

    Capítulo 3
    CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Y CAMBIO CLIMÁTICO 15
    3.1. Contaminación atmosférica 16
    3.2. Contaminantes primarios 17
    3.3. Contaminantes secundarios 18
    3.4. Fundamentos de termodinámica 19
    3.5. Combustión 20
    3.6. Cambio climático 22
    3.7. Efecto invernadero 23
    3.8. Gases de efecto invernadero 24
    3.9. Grupo Intergubernamental de
    Expertos sobre el Cambio Climático 25
    3.10. Referencias 26

    Capítulo 4
    PROPIEDADES FÍSICAS Y SEGURIDAD DEL HIDRÓGENO 27
    4.1. Propiedades físicas del hidrógeno 27
    4.2. Seguridad del hidrógeno 29
    4.3. Seguridad máxima en las
    instalaciones 31
    4.4. Referencias 31

    Capítulo 5
    PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DEL HIDRÓGENO 33
    5.1. Métodos industriales de producción
    de hidrógeno 33
    5.1.1. Reformado del gas natural 34
    5.1.2. Oxidación parcial de hidrocarburos 34
    5.1.3. Disociación térmica del agua 35
    5.1.4. Gasificación de la biomasa 35
    5.1.5. Electrólisis del agua 36
    5.2. Referencias 36

    Capítulo 6
    ELECTRÓLISIS DEL AGUA 37
    6.1. Antecedentes históricos 37
    6.2. Principios de la electrólisis del agua 38
    6.2.1. Electrólisis en medio ácido 39
    6.2.2. Potencial estándar 40
    6.2.3. Electrólisis en medio básico 41
    6.3. Trabajo eléctrico logrado de reacciones de reducción-oxidación 42
    6.4. Fabricación industrial de hidrógeno por electrólisis del agua 42
    6.4.1. Electrólisis alcalina 43
    6.4.2. Electrólisis ácida PEM 44
    6.4.3. Electrólisis AEM 46
    6.4.4. Electrólisis SOWE 46
    6.4.5. Mejora en los procesos PEM y
    AEM 47
    6.5. Referencias 48

    Capítulo 7
    ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE DEL HIDRÓGENO 49
    7.1. Compresibilidad del hidrógeno 49
    7.2. Almacenamiento del hidrógeno 50
    7.2.1. Almacenamiento de hidrógeno gaseoso a alta presión 50
    7.2.2. Almacenamiento del hidrógeno
    líquido a temperatura criogénica 53
    7.2.3. Almacenamiento de hidrógeno
    como hidruro metálico 54
    7.3. Transporte del hidrógeno gaseoso 55
    7.4. Transporte del hidrógeno líquido 55
    7.5. Referencias 56

    Capítulo 8
    APLICACIONES DEL HIDRÓGENO 57
    8.1. Refinación del petróleo 58
    8.2. Producción de amoníaco 58
    8.3. Producción de metanol 59
    8.4. Transformación de aceites vegetales 59
    8.5. Hidrogenación de arenas
    bituminosas 60
    8.6. Producción de metales 60
    8.7. Producción de vidrios planos 60
    8.8. Licuefacción del carbón 60
    8.9. Aplicaciones en transporte 61
    8.10. Referencias 61

    Capítulo 9
    CELDAS DE COMBUSTIBLE 63
    Introducción 63
    9.1. Principios de la celda de
    combustible 64
    9.1.1. Diferencias entre celdas de combustible y baterías 66
    9.2. Tipos de celdas de combustible 66
    9.2.1. Celda de combustible PEM 66
    9.2.2. Celda de combustible Alcalina 68
    9.2.3. Celda de combustible de óxido
    sólido (SO) 69
    9.3. Conjuntos de celdas de combustible 70
    9.3.1. Conjunto de celdas planas 70
    9.3.2. Conjuntos de celdas cilíndricas 71
    9.4. Componentes y procesos del sistema
    de celdas de combustible 73
    9.5. Referencias 74

    Capítulo 10
    PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO MEDIANTE ENERGÍA EÓLICA 75
    Introducción 75
    10.1. Características del viento 76
    10.1.1. Presión del viento 77
    10.1.2. Dirección del viento 78
    10.1.3. Velocidad del viento 78
    10.1.4. Vientos 80
    10.2. Energía del viento que se transfiere
    al rotor de un aerogenerador 80
    10.3. Componentes y funcionamiento de
    los aerogeneradores de tres aspas 82
    10.3.1. Góndola 82
    10.3.2. Rotor 83
    10.3.3. Sistema de acoplo 83
    10.3.4. Multiplicador o caja de cambio de
    las velocidades del rotor 83
    10.3.5. Generador 84
    10.3.6. Motor de orientación 84
    10.3.7. Veleta y anemómetro 84
    10.3.8. Mástil de soporte o torre 84
    10.4. Control de los sistemas mecánicos y eléctricos de los aerogeneradores 84
    10.5. Velocidad de giro de los aerogeneradores 85
    10.6. Potencia máxima teórica del aire extraído por aerogeneradores 86
    10.7. Curvas de potencias eléctrica de los aerogeneradores 86
    10.7.1. Velocidad de conexión 86
    10.7.2. Velocidad de corte 86
    10.8. Parques eólicos como centrales eléctricas 88
    10.9. Referencias 90

    Capítulo 11
    PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO MEDIANTE ENERGÍA FOTOVOLTAICA 91
    11.1. Fundamento de la energía
    fotovoltaica 91
    11.1.1. Introducción 91
    11.1.2. Materiales semiconductores y conductores 91
    11.1.3. Celda y módulo fotovoltaico 93
    11.2. Componentes de un sistema fotovoltaico 96
    11.3 Uso principal de la energía
    fotovoltaica 96
    11.3.1. Plantas eléctricas aisladas de origen fotovoltaico 97
    11.3.2. Producción de hidrógeno a partir
    de energía fotovoltaica 98
    11.4. Referencias 100

    Capítulo 12
    AUTOMÓVILES ELÉCTRICOS DE CELDA DE COMBUSTIBLE 101
    12.1. Componentes y funcionamiento del automóvil eléctrico de celda de
    combustible 101
    12.2. Ventajas e inconvenientes del automóvil eléctrico de celda de
    combustible 103
    12.2.1. Ventajas del automóvil de celda de combustible 103
    12.2.2. Inconvenientes del automóvil de celda de combustión 104
    12.2.3. Algunas características de tipos y prototipos de automóviles de celda de combustible 104
    12.3. Referencias 105

    Capítulo 13
    SITUACIÓN Y POTENCIAL DEL HIDRÓGENO EN CHILE 107
    13.1. Geografía, climas y radiación solar
    de Chile 107
    13.1.1. Geografía 107
    13.1.2. Variedad de climas 108
    13.1.3. Radiación solar 109
    13.1.4. Vientos 110
    13.1.4.1. Vientos planetarios 110
    13.1.4.2. Vientos locales 110
    13.2. Sistema eléctrico de Chile 111
    13.3. Parques eólicos 112
    13.4. Plantas fotovoltaicas 112
    13.5. Producción y uso del hidrógeno en Chille 114
    13.5.1. Producción 114
    13.5.2. Proyectos de producción 115
    13.5.2.1. Proyectos HIF 115
    13.5.2.2. Proyecto Mainstream
    Renewable Power 116
    13.5.3. Usos 116
    13.5.3.1. Refinación del petróleo 116
    13.5.3.2. Hidrogenación de las grasas 116
    13.5.3.3. Fabricación de vidrios
    especiales 116
    13.5.3.4. Enfriamiento de generadores
    de turbinas termoeléctricas 116
    13.5.3.5. Producción de amoníaco (NH3) 117
    13.5.3.6. Refinación de cobre 117
    13.6. Referencias 117

    SOBRE EL AUTOR
    Juan Carlos Vega de Kuyper Es Químico de la Pontificia Universidad Católica de Chile, Doctor en Ciencias Químicas de la Universidad Complutense de Madrid y Profesor Titular de la Facultad de Química UC. Es autor de numerosos artículos científicos sobre síntesis y reactividad de compuestos orgánicos y de patentes de invención para la concentración de minerales cupríferos, así como de los libros: Química Orgánica para estudiantes de ingeniería, Manejo y gestión de residuos de la industria química y afín, Química del medio ambiente y de los recursos naturales, Fuentes de energía renovables y no renovables. Aplicaciones, Principios y aplicaciones de la energía fotovoltaica y de las baterías.

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