Combustión Directa De Hidrógeno

Máster en Tecnología y Recursos Energéticos

Combustión directa del hidrógeno Ventajas, inconvenientes Comparativa frente al uso de las pilas de combustible

Hidrógeno: Vector Energético Noviembre de 2010

ÍNDICE
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1. INTRODUCCIÓN --------------------------------------------------------------------------------------- 2 2. APLICACIONES DE LA COMBUSTIÓN DE HIDRÓGENO----------------------------------- 2 3. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA DE HIDRÓGENO 3.1. Propiedades del hidrógeno y motores de combustión ------------------------------------ 3 3.2. Respuestas tecnológicas y modificaciones en el motor ---------------------------------- 4 3.2.1. El problema del desplazamiento de aire en el cilindro 3.2.2. El problema de la ignición prematura 3.2.3. Suministro del combustible3.2.4. Sistema de escape 3.2.5. Control del aceite del motor y refrigeración 3.2.6. El problema del agua 3.2.7. La fragilidad de los materiales y cambios estructurales 3.2.8. Sensores y ventilación del cárter 3.3. Eficiencia térmica y potencia ---------------------------------------------------------------- 7 3.4. Emisiones--------------------------------------------------------------------------------------- 8 3.5. Perspectiva futura ------------------------------------------------------------------------------ 9 4. COMPARATIVA. MCI GASOLINA, MCI HIDRÓGENO Y PILAS DE COMBUSTIBLE 4.1. MCI gasolina, MCI hidrógeno y pilas de combustible ----------------------------------- 9 4.1.1. Eficiencia 4.1.2. Potencia 4.1.3. Autonomía 4.1.4. Diseño del motor 4.1.5. Emisiones de NOx, hidrocarburos y agua4.1.6. Combustible 4.1.7. Ruido y vibraciones 4.1.8. Materiales 4.1.9. Seguridad 4.1.10. Durabilidad 4.1.11. Infraestructura y repostaje 4.1.12. Madurez tecnológica 4.1.13. Costes 4.2. Cuadro Resumen ---------------------------------------------------------------------------- 14 5. CONCLUSIONES ------------------------------------------------------------------------------------- 15 6.ARGUMENTACIÓN PERSONAL ------------------------------------------------------------------ 16 7. BIBLIOGRAFÍA ---------------------------------------------------------------------------------------- 17 8. WEBGRAFÍA-------------------------------------------------------------------------------------------- 17
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1. INTRODUCCIÓN
El hidrógeno no solo puede aprovecharse mediante pilas de combustible. Otraalternativa para extraer su energía es su combustión directa, de modo que el calor producido pueda ser aprovechado en un ciclo termodinámico para producir energía mecánica que, a su vez, puede fácilmente transformarse en energía eléctrica mediante un alternador. (José Ignacio L. U. y col.) A pesar de que la combustión directa de hidrógeno presenta varias aplicaciones, en este trabajo vamos acentrarnos en la utilización del hidrógeno como combustible en motores de combustión interna, ya que es su aplicación más interesante y sobre la que más se está investigando. Esta tecnología presenta un alto grado de madurez, a diferencia de la de pilas de combustible, cuya comercialización parece aún muy lejana. En cambio, existe un amplio conocimiento sobre motores de combustión interna por lo queresulta más sencillo aplicarles las modificaciones pertinentes, de modo que se adapten al uso del hidrógeno como combustible. No obstante, tal como se expondrá más adelante, dicho objetivo no carece de dificultades. En este trabajo, se van a describir las aplicaciones más comunes de la combustión interna de hidrógeno. A continuación, se procederá a explicar las dificultades que los desarrollos delos motores de combustión interna de hidrógeno han presentado, así como las modificaciones que ha sido preciso realizar. El último apartado realiza una comparativa entre los motores de combustión interna de hidrógeno, los motores de gasolina y los sistemas propulsados con pila de combustible, de modo que se pueda presentar en síntesis las ventajas e inconvenientes que presentan cada una de las...