Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...
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El vector Hidrógeno.El vector HidrEl vector Hidróógeno.geno.
Antonio González García-CondePresidente de la Asociación Española del Hidrógeno
Director Departamento Aerodinámica y Propulsión – INTA
Antonio GonzAntonio Gonzáález Garclez Garcííaa--CondeCondePresidente de la AsociaciPresidente de la Asociacióón Espan Españñola del Hidrola del Hidróógenogeno
Director Departamento AerodinDirector Departamento Aerodináámica y Propulsimica y Propulsióón n –– INTAINTA
Segundas Jornadas sobre la Energía: La energía asociada al transporte
Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos Industriales Sostenibles Universidad de Girona
( Girona, 2 de octubre de 2009 )
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Contenido
• Introducción.• La economía del hidrógeno.• Producción de hidrógeno.• Almacenamiento de hidrógeno.• Transporte y Distribución de hidrógeno.• Utilización del hidrógeno en el transporte.• La seguridad en el uso del hidrógeno.
Contenido
• Introducción.• La economía del hidrógeno.• Producción de hidrógeno.• Almacenamiento de hidrógeno.• Transporte y Distribución de hidrógeno.• Utilización del hidrógeno en el transporte.• La seguridad en el uso del hidrógeno.
El hidrógeno como nuevo vector energéticoEl hidrEl hidróógeno como nuevo vector energgeno como nuevo vector energééticotico
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Hidrógeno:El elemento más ligero y más abundante
del Universo
HidrHidróógeno:geno:El elemento mEl elemento máás ligero y ms ligero y máás abundante s abundante
del Universodel Universo
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3.2 3.2 MeVMeV
Fusión Estelar:Dos átomos
de Hidrógeno forman uno de Helio y
proporcionan ingentes
cantidades de energía
FusiFusióón n Estelar:Estelar:Dos Dos áátomos tomos
de Hidrde Hidróógeno geno forman uno forman uno de Helio y de Helio y
proporcionan proporcionan ingentes ingentes
cantidades de cantidades de energenergííaa
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Hidrógeno:En la atmósfera terrestre se encuentra tan
solo una fracción de 1 ppm en volumen
HidrHidróógeno:geno:En la atmEn la atmóósfera terrestre se encuentra tan sfera terrestre se encuentra tan
solo una fraccisolo una fraccióón de 1 n de 1 ppmppm en volumenen volumen
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HH22 en los Hidrocarburosen los Hidrocarburos
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HH22 en la Biomasaen la Biomasa
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HH22 en el Aguaen el Agua
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Los recursos energéticosLos recursos energLos recursos energééticosticos
H2 AguaHH22 AguaAgua
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La economía del Hidrógeno
La economLa economíía del a del HidrHidróógenogeno
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La Economía del HidrógenoLa EconomLa Economíía del Hidra del Hidróógenogeno
Fuente: Fuente: FundFund. Nuevas Tecnolog. Nuevas Tecnologíías del Hidras del Hidróógeno de Araggeno de Aragóónn
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La Economía del HidrógenoLa EconomLa Economíía del Hidra del Hidróógenogeno
FuenteFuente: Hydrogen : Hydrogen -- SustainbleSustainble energy for transport and energy utility market energy for transport and energy utility market –– NRWNRW
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El Hidrógeno no es un recurso natural.La Producción del Hidrógeno
El HidrEl Hidróógeno no es geno no es un recurso natural.un recurso natural.La ProducciLa Produccióón del Hidrn del Hidróógenogeno
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GAS: Gas Natural o Bio-gas por Reformado de vapor o Oxidación parcial
GAS: Gas Natural o Bio-gas por Reformado de vapor o Oxidación parcial
ACEITES (Renovables o fósiles):por Reformado de vapor o
Oxidación parcial
ACEITES (Renovables o fósiles):por Reformado de vapor o
Oxidación parcial
H2H2CARBON: Con GasificaciónCARBON: Con Gasificación
ALCOHOLES: Etanol, metanol derivados de gas o Biomasa con Reformado
ALCOHOLES: Etanol, metanol derivados de gas o Biomasa con Reformado
AGUA y ELECTRICIDAD:Electrólisis de agua con electricidad renovable
AGUA y ELECTRICIDAD:Electrólisis de agua con electricidad renovable
MADERA (Biomasa): Por PirólisisMADERA (Biomasa): Por Pirólisis
ALGAS: Por Foto-síntesisALGAS: Por Foto-síntesis
Versatilidad del H2:Gran diversidad de recursos y procesos
Versatilidad del HVersatilidad del H22::Gran diversidad de recursos y procesosGran diversidad de recursos y procesos
Fuente: HydroFuente: Hydro
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Producción de Hidrógeno
(con aporte de energía TERMICA)ProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógenogeno
(con aporte de energ(con aporte de energíía TERMICA)a TERMICA)
H-C PesadosPetróleo Refino H-C Ligeros
Gases RefineríaCoke de Petróleo
Gas Natural
Carbón
Biomasa Fermentación Biogas
Digestión anaerobiaResiduos
Solar
OxidaciónParcial
Reformado
REN
OVA
BLE
S
GasificaciónPirólisis
NUCLEAR
H I
D R
O G
E N
O
Procesoscon aporte de calor,
agua y otros reactivos
Fuentes Primariasde Energía
Procesos.Conversión energía
Fuentes Secundariasde Energía H2
FOSI
LES
Conversión Térmica Ciclos Termo-Químicos
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Producción de Hidrógeno
(con aporte de energía ELECTRICA y FOTONICA)ProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógenogeno
(con aporte de energ(con aporte de energíía ELECTRICA y FOTONICA)a ELECTRICA y FOTONICA)
Gas Natural
Carbón
Residuos
Geotérmica
Solar Fotovoltaica
Eólica Aerogeneradores
Hidráulica Turbinas
Biomasa Metabolismo Fotobiolisis
Fotocatálisis
Fotoelectrólisis
Electrólisisde Agua
FOSI
LES
Petróleo(derivados)
NUCLEAR
H I
D R
O G
E N
O
Procesos.Conversión energía
Fuentes Primariasde Energía
Fuentes Secundariasde Energía
Procesoscon aporte de
electricidad, aguay luz solar
H2
REN
OVA
BLE
S
Electricidad
CiclosTermo-
Eléctricos
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ProducciProduccióón Anual de Hidrn Anual de Hidróógenogeno ~ ~ 5 EJ 5 EJ ≅≅ 41 41 MtMt , 470 , 470 bcmbcm
Producción de Hidrógeno actualProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno actualgeno actual
•• El 96% se produce a partir de combustibles fEl 96% se produce a partir de combustibles fóósilessiles
•• El 95% de la producciEl 95% de la produccióón es n es ““cautivacautiva”” (se consume (se consume ““in situin situ””))
Fuente: UNICAMP 2004
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Uso del Hidrógeno en la actualidadUso del HidrUso del Hidróógeno en la actualidadgeno en la actualidad
Fuente: UNICAMP 2004
El uso actual del H2 es industrial, no energéticoEl uso actual del HEl uso actual del H22 es industrial, no energes industrial, no energééticotico
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Para abastecer la demanda del sector transporte en 2010, habría que multiplicar la producción actual de H2 por 20Para abastecer la demanda del sector transporte en 2010, habría que multiplicar la producción actual de H2 por 20
¿ Cuánto hidrógeno haría falta para atender toda la demanda energética
mundial del sector transporte ?
¿ Cuánto hidrógeno haría falta para atender toda la demanda energética
mundial del sector transporte ?
En 2010 se necesitarán 2230 Mtep ~ 93 EJ(Agencia Intl. Energía - World Energy Outlook)
( Producción mundial anual de H2 es ~ 5 EJ )
En 2010 se necesitarán 2230 Mtep ~ 93 EJ(Agencia Intl. Energía - World Energy Outlook)
( Producción mundial anual de H2 es ~ 5 EJ )
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La Producción de Hidrógenoa partir de
Combustibles Fósiles
La ProducciLa Produccióón de Hidrn de Hidróógenogenoa partir dea partir de
Combustibles FCombustibles Fóósilessiles
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Producción de Hidrógeno: con Gas NaturalProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Gas Naturalcon Gas Natural
Tecnología Proceso Entalpía ΔH
Eficiencia(% PCI)
Reformado con Vapor de Agua (SMR)
CH4 + H2O → CO + 3 H2 CO + H2O → CO2 + H2
Endotérmico 71 - 76
Oxidación Parcial catalítica (POX) CH4 + ½ O2 → CO + 2 H2 Exotérmico 66 - 76
Reformado Autotérmico (ATR)
CH4 + H2O → CO + 3 H2 CH4 + ½ O2 → CO + 2 H2 CO + H2O → CO2 + H2
--- 66 - 73
Sistemas Centralizados:Sistemas Centralizados:
•• Mayor eficiencia (SMR hasta 85%)Mayor eficiencia (SMR hasta 85%)
•• Menor costeMenor coste
•• ““FFáácilcil”” captura de COcaptura de CO22
Sistemas Descentralizados:Sistemas Descentralizados:
•• Sin costes de infraestructura de Sin costes de infraestructura de transporte y distribucitransporte y distribucióón.n.
•• Captura de COCaptura de CO22 muy cara.muy cara.
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Producción de Hidrógeno: con Gas NaturalProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Gas Naturalcon Gas Natural
PequePequeñños os reformadoresreformadores
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Producción de Hidrógeno: con CarbónProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Carbcon Carbóónn
Gasificación de Carbón en Ciclo Combinado (GICC)• Más fácil y menos costosa la captura de CO2
( 5% de los costes de inversión)
• Adecuada para producción centralizada (electricidad y H2)
• Altos costes de capital.
Gasificación de Carbón en Ciclo Combinado (GICC)• Más fácil y menos costosa la captura de CO2
( 5% de los costes de inversión)
• Adecuada para producción centralizada (electricidad y H2)
• Altos costes de capital.
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La Producción de Hidrógenoa partir de
Biomasa
La ProducciLa Produccióón de Hidrn de Hidróógenogenoa partir dea partir de
BiomasaBiomasa
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Producción de Hidrógeno: con BiomasaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Biomasacon Biomasa
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Producción de Hidrógeno: con BiomasaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Biomasacon Biomasa
•• Los procesos biolLos procesos biolóógicos son mgicos son máás s lentos y costosos que los lentos y costosos que los termoqutermoquíímicosmicos
•• BiolBiolóógicos gicos ⇒⇒ DescentralizadosDescentralizados
•• TermoquTermoquíímicos micos ⇒⇒ CentralizadosCentralizados
•• La producciLa produccióón de Hn de H22 con biomasa compite con la con biomasa compite con la producciproduccióón de biocombustibles (n de biocombustibles (biodieselbiodiesel y bioetanol), cuya y bioetanol), cuya introducciintroduccióón en el mercado es mn en el mercado es máás sencilla que la del Hs sencilla que la del H2.2.
•• El uso de biomasa para producciEl uso de biomasa para produccióón de Hn de H22 en vez de en vez de biocombustibles es solo atractivabiocombustibles es solo atractiva combinada con captura y combinada con captura y almacenamiento de COalmacenamiento de CO22 (el resultado son unas emisiones (el resultado son unas emisiones negativas de COnegativas de CO22 por unidad de Hpor unidad de H22 producido).producido).
☺☺
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La Producción de Hidrógenoa partir de
Agua
- Electrólisis -
La ProducciLa Produccióón de Hidrn de Hidróógenogenoa partir dea partir de
AguaAgua
-- ElectrElectróólisis lisis --
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Producción de Hidrógeno: Electrólisis del AguaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: ElectrElectróólisis del Agualisis del Agua
Tipos de ElectrolizadoresTipos de Electrolizadores
Esquema de electrolizador Esquema de electrolizador alcalinoalcalino
Electrolizadores Alcalinos:Electrolizadores Alcalinos:
•• TecnologTecnologíía industrial madura.a industrial madura.
•• Adecuada para aplicaciones estacionarias (hasta 25 bar)Adecuada para aplicaciones estacionarias (hasta 25 bar)
•• Retos I+DRetos I+D:: Incrementar eficiencia y vida y reducir costeIncrementar eficiencia y vida y reducir coste
Esquema de electrolizador Esquema de electrolizador PEMPEM
Electrolizadores PEM:Electrolizadores PEM:
•• No se maneja KOHNo se maneja KOH..
•• DiseDiseñño compacto y Alta densidad de corriente.o compacto y Alta densidad de corriente.
•• Alta presiAlta presióón de operacin de operacióón (hasta varios cientos de bares)n (hasta varios cientos de bares)
•• Retos I+DRetos I+D:: Incrementar la vida de las membranas.Incrementar la vida de las membranas.
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Producción de Hidrógeno: Electrólisis del AguaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: ElectrElectróólisis del Agualisis del Agua
Electrolizadores avanzados Electrolizadores avanzados (altas T y p)(altas T y p)
Valores teóricos de: p
(bar) T
(ºC) Electricidad necesaria (GJ/GJ H2)
Calor necesario (GJ/GJ H2)
Energía total necesaria (GJ/GJ H2)
Eficiencia Global
(%) 1 25 0.98 0.20 1.18 84.6 1 1000 0.74 0.63 1.37 73.1
400 25 1.07 0.20 1.27 78.6
CaracterCaracteríísticas de la electrsticas de la electróólisis a varias presiones y temperaturas (lisis a varias presiones y temperaturas (PrincePrince--Richard, 2004)Richard, 2004)
•• Al aumentar la Temperatura la Al aumentar la Temperatura la electricidad necesaria disminuye electricidad necesaria disminuye (aumenta la energ(aumenta la energíía total necesaria)a total necesaria)
•• El coste de la electricidad es el El coste de la electricidad es el principal coste de la electrprincipal coste de la electróólisislisis
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Producción de Hidrógeno: Electrólisis del AguaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: ElectrElectróólisis del Agualisis del Agua
Coste principal la electricidad Coste principal la electricidad ⇒⇒ Incrementar la eficienciaIncrementar la eficiencia
El coste del almacenamiento influye para pequeEl coste del almacenamiento influye para pequeñños os electrolizadores, no para grandes instalaciones de llenadoelectrolizadores, no para grandes instalaciones de llenado
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Para alimentar con H2 electrolítico el parque total de vehículos en España,
¿qué potencia eléctrica instalada se necesitaría?
Para alimentar con H2 electrolítico el parque total de vehículos en España,
¿qué potencia eléctrica instalada se necesitaría?
Datos:
• Parque (a final de 2004): 28∗106 vehículos
• Distancia recorrida: 12.000 km/año∗veh.
• Consumo vehículo: 0.01 kgH2/km
• Consumo electrolizador: 50 kWh/kgH2
Datos:
• Parque (a final de 2004): 28∗106 vehículos
• Distancia recorrida: 12.000 km/año∗veh.
• Consumo vehículo: 0.01 kgH2/km
• Consumo electrolizador: 50 kWh/kgH2
~ 168.000 GWh/año
(19 GW al 100%)
~ 168.000 GWh/año
(19 GW al 100%)
Año Potencia Instalada (GW)
Consumo electricidad (uso final en GWh)
2001 57 200.952 2005 78 242.093
Año Potencia Instalada (GW)
Consumo electricidad (uso final en GWh)
2001 57 200.952 2005 78 242.093
Producción de Hidrógeno: Electrólisis del AguaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: ElectrElectróólisis del Agualisis del Agua
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La Producción de Hidrógenoa partir de Agua
con procesos a alta temperatura Nuclear y Solar
La ProducciLa Produccióón de Hidrn de Hidróógenogenoa partir de Aguaa partir de Agua
con procesos a alta temperatura con procesos a alta temperatura Nuclear y SolarNuclear y Solar
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Producción de Hidrógeno: con Alta TemperaturaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Alta Temperaturacon Alta Temperatura
DescomposiciDescomposicióón directa de agua n directa de agua por vpor víía ta téérmica:rmica: T > 2500 T > 2500 ººCC
El ciclo SEl ciclo S--I es el mI es el máás prometedor:s prometedor:
•• T T ~ 900 ~ 900 ººCC
•• EficienciaEficiencia ~ 43 %~ 43 %
Los reactores nucleares actuales Los reactores nucleares actuales no alcanzan este nivel de T.no alcanzan este nivel de T.
Los conceptos de reactor de la Los conceptos de reactor de la ““GeneraciGeneracióón IVn IV”” ssíí pueden pueden (VHTR)(VHTR)
Ciclos TermoquCiclos TermoquíímicosmicosT < 1000 T < 1000 ººCC
⇒⇒
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Producción de Hidrógeno: con Alta TemperaturaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Alta Temperaturacon Alta Temperatura
Ciclos termoquímicos:Ferritas de manganeso dopadas, ferritas de Zn y ferritas comerciales
Ciclos termoquCiclos termoquíímicos:micos:Ferritas de manganeso dopadas, ferritas de Ferritas de manganeso dopadas, ferritas de ZnZn y ferritas comercialesy ferritas comerciales
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Producción de Hidrógeno: con Alta TemperaturaProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Alta Temperaturacon Alta Temperatura
Proyecto HydrosolProyecto Proyecto HydrosolHydrosol
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La Producción de Hidrógeno.Otros procesos con
Energía Solar
La ProducciLa Produccióón de Hidrn de Hidróógeno.geno.Otros procesos conOtros procesos con
EnergEnergíía Solara Solar
![Page 37: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/37.jpg)
Producción de Hidrógeno: con Energía SolarProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Energcon Energíía Solara Solar
Fotovoltaica yFotovoltaica y
Solar TermoelSolar Termoelééctricactrica
ProducciProduccióónnFotoFoto--electroquelectroquíímica ymica y
FotoFoto--biolbiolóógicagica
HH HH
Electrolizadores yElectrolizadores y
Pilas de CombustiblePilas de Combustible
![Page 38: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/38.jpg)
Producción de Hidrógeno: con Energía SolarProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Energcon Energíía Solara Solar
ProducciProduccióón Foton Foto--electroquelectroquíímicamica
•• Ofrece gran potencial de reducciOfrece gran potencial de reduccióón de costesn de costes
•• Eficiencia 30% mayor que la electrEficiencia 30% mayor que la electróólisis con FV.lisis con FV.
•• Eficiencias conversiEficiencias conversióón n SolSol--HH22 hasta del 16% (modelos laboratorio)hasta del 16% (modelos laboratorio)
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Producción de Hidrógeno: con Energía SolarProducciProduccióón de Hidrn de Hidróógeno: geno: con Energcon Energíía Solara Solar
ProducciProduccióón Foton Foto--biolbiolóógicagica
FotosFotosííntesis+Produccintesis+Produccióón Hn H22 catalizada con hidrogenasascatalizada con hidrogenasas((algas verdes y cianobacteriasalgas verdes y cianobacterias))
•• Se necesita mucha investigaciSe necesita mucha investigacióón bn báásicasica•• El factor de carga mEl factor de carga mááximo serximo seráá del 50% (luz solar)del 50% (luz solar)
![Page 40: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/40.jpg)
Costes de Producción del HidrógenoCostes de ProducciCostes de Produccióón del Hidrn del Hidróógenogeno
Fuente: Agencia Internacional de la Energía, 2005
Producción
centralizada
Producción
centralizadaProducción
descentralizada
Producción
descentralizada
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El Hidrógeno es muy ligero,
pero ocupa mucho
volumen.
El Hidrógeno es muy ligero,
pero ocupa mucho
volumen.
44.546.350120Poder Calorífico Inferior (MJ/kg)
31.67 (MJ/l)86.5835.910.79Poder Calorífico
Inferior (MJ/m3)
0.73 (kg/l)1.870.720.09Densidad (kg/Nm3)
GasolinaPropanoMetanoH2Propiedad
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•• Nuevos Nuevos matmat nanonano--estructurados.estructurados.•• Compuestos quCompuestos quíímicos.micos.
•• Materiales de C.Materiales de C.•• Hidruros metHidruros metáálicos.licos.
•• LLííquido.quido.•• Gas comprimido.Gas comprimido.
Almacenamiento del HidrógenoAlmacenamiento del HidrAlmacenamiento del Hidróógenogeno
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Transporte de Hidrógeno
Logística de Distribución de Hidrógeno.
Transporte de Hidrógeno
Logística de Distribución de Hidrógeno.
![Page 44: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/44.jpg)
ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIONALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCIONALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION
Logística de Distribución de HidrógenoLogLogíística de Distribucistica de Distribucióón de Hidrn de Hidróógenogeno
![Page 45: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/45.jpg)
Transporte y Distribución del HidrógenoTransporte y DistribuciTransporte y Distribucióón del Hidrn del Hidróógenogeno
El transporte de hidrógeno por gasoducto requiere 4,6 veces más energía que el
transporte del gas natural (por unidad de energía transportada)
El transporte de hidrógeno por gasoducto requiere 4,6 veces más energía que el
transporte del gas natural (por unidad de energía transportada)
El transporte de hidrógeno licuado por barco o camión a largas distancias, lleva asociadas altas pérdidas de energía por
evaporación
El transporte de hidrógeno licuado por barco o camión a largas distancias, lleva asociadas altas pérdidas de energía por
evaporación
La utilización de hidrógeno para fines energéticos a largo plazo se basará en la construcción e interconexión
de una infraestructura de producción distribuida, además de la producción centralizada
La utilización de hidrógeno para fines energéticos a largo plazo se basará en la construcción e interconexión
de una infraestructura de producción distribuida, además de la producción centralizada
![Page 46: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/46.jpg)
Utilización del Hidrógeno
Utilización del Hidrógeno
![Page 47: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/47.jpg)
El Hidrógeno en el Transporte
Los sistemas de propulsión
El Hidrógeno en el Transporte
Los sistemas de propulsión
![Page 48: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/48.jpg)
Vehículos eléctricos. Cadenas de tracciónVehVehíículos elculos elééctricos. Cadenas de traccictricos. Cadenas de traccióónn
PILA COMBUSTIBLE
MOTOR ELECTRICO
TRANSMISION
RUEDAS
MOTOR COMBUSTION
TRANSMISION
RUEDAS
PILA COMBUSTIBLE
MOTOR ELECTRICO
TRANSMISION
RUEDAS
BATERIA
Eléctrico a Pila de Combustible
Eléctrico a Pila Combustible Híbrido serie
H2 H2H2
MCI a Hidrógeno
![Page 49: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/49.jpg)
Schlapbach & Züttel, Nature, 15 Nov. 2001
ComparaciComparacióón del Volumen de Almacenamiento de 4 n del Volumen de Almacenamiento de 4 kgkg HH22 en un vehen un vehíículoculo
Almacenamiento del Hidrógeno a bordoAlmacenamiento del HidrAlmacenamiento del Hidróógeno a bordogeno a bordo
![Page 50: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/50.jpg)
General MotorsGravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy Density
of Fuel Cell Hydrogen Storage Systems
General MotorsGeneral MotorsGravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy DensityGravimetric Energy Density vs. Volumetric Energy Density
of Fuel Cell Hydrogen Storage Systemsof Fuel Cell Hydrogen Storage Systems
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 20 25 30Volumetric Energy Density MJ/lVolumetric Energy Density MJ/l
Gra
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Den
sity
G
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met
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ty
MJ/
kgM
J/kg LH2
SysWt% 4.2CGH2 SysWt% 3.7700bar
AdvancedLH2 TankSysWt% 8.2
HT+ MT- Metal HydridesSysWt% 3.3 - 3.4
LT- Metal Hydride SysWt% 1.2
15
DOE-Goal:SysWt%6.0
.
= Minimum Performance Goal= Minimum Performance Goal
= Ultimate Technology Goal= Ultimate Technology Goal
Gasolina
Almacenamiento del Hidrógeno a bordoAlmacenamiento del HidrAlmacenamiento del Hidróógeno a bordogeno a bordo
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El Ciclo de Vida del combustibleEl Ciclo de Vida del combustible
““Del Pozo a las RuedasDel Pozo a las Ruedas””
((““WellWell toto WheelsWheels””))
![Page 52: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/52.jpg)
Los Estudios del Pozo a las Ruedas “Well-to-Wheels”
Los Estudios del Pozo a las Ruedas Los Estudios del Pozo a las Ruedas ““WellWell--toto--WheelsWheels””
del Pozo al Tanquedel Pozo al Tanque del Tanque a la Ruedadel Tanque a la Rueda
Consumos energConsumos energíía y Emisiones GEIa y Emisiones GEI
![Page 53: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/53.jpg)
Los Estudios del Pozo a la Rueda “Well-to-Wheels”
Los Estudios del Pozo a la Rueda Los Estudios del Pozo a la Rueda ““WellWell--toto--WheelsWheels””
20012001http://http://www.transportation.anl.govwww.transportation.anl.gov
20022002http://http://www.lbst.dewww.lbst.de//gmgm--wtwwtw//
20042004http://http://ies.jrc.cec.eu.inties.jrc.cec.eu.int
GM Norte AmGM Norte Amééricarica
GM EuropaGM EuropaCONCAWECONCAWE--EUCAREUCAR--JRCJRC
![Page 54: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/54.jpg)
Potencial de Reducción de Gases de Efecto Invernadero.GM European Well-to-Wheel Study
PotencialPotencial de de ReducciReduccióónn de Gases de de Gases de EfectoEfecto InvernaderoInvernadero..GM European WellGM European Well--toto--Wheel StudyWheel Study
Well-to-Wheel Greenhouse Gas EmissionsWell-to-Wheel Greenhouse Gas Emissions
- 2.5% - 29.5% - 85% ~- 100%166 g/km
[Ref
eren
ce]
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Combustibles alternativos para automoción
¿ Por qué el Hidrógeno?
Combustibles alternativos Combustibles alternativos para automocipara automocióónn
¿¿ Por quPor quéé el Hidrel Hidróógeno?geno?
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Los Estudios del Pozo a las Ruedas “Well-to-Wheels”
Los Estudios del Pozo a las Ruedas Los Estudios del Pozo a las Ruedas ““WellWell--toto--WheelsWheels””
Mot
or d
e M
otor
de
Com
bust
iC
ombu
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n I
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Pila
s de
P
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Los Estudios del Pozo a las Ruedas “Well-to-Wheels”
Los Estudios del Pozo a las Ruedas Los Estudios del Pozo a las Ruedas ““WellWell--toto--WheelsWheels””
Mot
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e M
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![Page 58: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/58.jpg)
Potencial de Producción de Combustibles de Automoción de origen Renovable para Europa después de 2020
- Escenario Alternativo de LBST [EU15] -
Potencial de ProducciónPotencial de ProducciPotencial de Produccióónn
![Page 59: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/59.jpg)
Nº de Vehículos de pasajeros que pueden alimentarse a partir de Recursos Energéticos Renovables en Europa después de 2020 [EU15]
Potencial de Utilización en AutomociónPotencial de UtilizaciPotencial de Utilizacióón en Automocin en Automocióónn
![Page 60: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/60.jpg)
AnAnáálisis de Ciclo de Vidalisis de Ciclo de Vida
ACV ACV (LCA)(LCA)
![Page 61: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/61.jpg)
Análisis de Ciclo de Vida
Comparación Métodos de ProducciónAnAnáálisis de Ciclo de Vidalisis de Ciclo de Vida
ComparaciComparacióón Mn Méétodos de Produccitodos de Produccióónn
Emisiones equivalentes de COEmisiones equivalentes de CO22
FotodescomposiFotodescomposióónn AguaAgua con con CdZnSCdZnS
FotodescomposiFotodescomposióónn AguaAgua CdSCdS--ZnSZnS--ZnOZnO
DescomposiciDescomposicióónn AutocatalAutocatalííticatica CHCH44
ElectrElectróólisislisis con con energenergííaa EEóólicalica
DescomposiciDescomposicióónn AutocatalAutocatalííticatica CHCH44 --SolarSolar
ReformadoReformado GN con GN con CapturaCaptura COCO22
CiclosCiclos TermoquTermoquíímicosmicos FerritasFerritas de de NiquelNiquel
CiclosCiclos TermoquTermoquíímicosmicos Zn, Zn, ZnOZnO
ElectrElectróólisislisis con con energenergííaa Solar Solar FVlFVl
ElectrElectróólisislisis con con ElectricidadElectricidad de Redde Red
![Page 62: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/62.jpg)
Análisis de Ciclo de Vida
Comparación Métodos de ProducciónAnAnáálisis de Ciclo de Vidalisis de Ciclo de Vida
ComparaciComparacióón Mn Méétodos de Produccitodos de Produccióónn
Eficiencia Eficiencia exergexergééticatica
FotodescomposiFotodescomposióónn AguaAgua con con CdZnSCdZnS
FotodescomposiFotodescomposióónn AguaAgua CdSCdS--ZnSZnS--ZnOZnO
DescomposiciDescomposicióónn AutocatalAutocatalííticatica CHCH44
ElectrElectróólisislisis con con energenergííaa EEóólicalica
DescomposiciDescomposicióónn AutocatalAutocatalííticatica CHCH44 --SolarSolar
ReformadoReformado GN con GN con CapturaCaptura COCO22
CiclosCiclos TermoquTermoquíímicosmicos FerritasFerritas de de NiquelNiquel
CiclosCiclos TermoquTermoquíímicosmicos Zn, Zn, ZnOZnO
ElectrElectróólisislisis con con energenergííaa Solar Solar FVlFVl
ElectrElectróólisislisis con con ElectricidadElectricidad de Redde Red
![Page 63: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/63.jpg)
Análisis de Ciclo de Vida
Comparación Métodos de ProducciónAnAnáálisis de Ciclo de Vidalisis de Ciclo de Vida
ComparaciComparacióón Mn Méétodos de Produccitodos de Produccióónn
Impacto AmbientalImpacto Ambiental(puntuaci(puntuacióón simple IMPACT 2002+)n simple IMPACT 2002+)
FotodescomposiFotodescomposióónn AguaAgua con con CdZnSCdZnS
FotodescomposiFotodescomposióónn AguaAgua CdSCdS--ZnSZnS--ZnOZnO
DescomposiciDescomposicióónn AutocatalAutocatalííticatica CHCH44
ElectrElectróólisislisis con con energenergííaa EEóólicalica
DescomposiciDescomposicióónn AutocatalAutocatalííticatica CHCH44 --SolarSolar
ReformadoReformado GN con GN con CapturaCaptura COCO22
CiclosCiclos TermoquTermoquíímicosmicos FerritasFerritas de de NiquelNiquel
CiclosCiclos TermoquTermoquíímicosmicos Zn, Zn, ZnOZnO
ElectrElectróólisislisis con con energenergííaa Solar Solar FVlFVl
ElectrElectróólisislisis con con ElectricidadElectricidad de Redde Red
![Page 64: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/64.jpg)
Análisis de Ciclo de Vida
Comparación Métodos de ProducciónAnAnáálisis de Ciclo de Vidalisis de Ciclo de Vida
ComparaciComparacióón Mn Méétodos de Produccitodos de Produccióónn
Impacto AmbientalImpacto Ambiental(contribuci(contribucióón relativa de cada tipo de impacto)n relativa de cada tipo de impacto)
FotodescomposiFotodescomposióónn AguaAgua con con CdZnSCdZnS
FotodescomposiFotodescomposióónn AguaAgua CdSCdS--ZnSZnS--ZnOZnO
DescomposiciDescomposicióónn AutocatalAutocatalííticatica CHCH44
ElectrElectróólisislisis con con energenergííaa EEóólicalica
DescomposiciDescomposicióónn AutocatalAutocatalííticatica CHCH44 --SolarSolar
ReformadoReformado GN con GN con CapturaCaptura COCO22
CiclosCiclos TermoquTermoquíímicosmicos FerritasFerritas de de NiquelNiquel
CiclosCiclos TermoquTermoquíímicosmicos Zn, Zn, ZnOZnO
ElectrElectróólisislisis con con energenergííaa Solar Solar FVlFVl
ElectrElectróólisislisis con con ElectricidadElectricidad de Redde Red
![Page 65: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/65.jpg)
El Hidrógeno es un gas inflamable
La seguridad del Hidrógeno
El Hidrógeno es un gas inflamable
La seguridad del Hidrógeno
![Page 66: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/66.jpg)
El H2 se utiliza desde hace décadas en la industria. Se transporta, se almacena y se maneja de forma segura por muchas empresas.
El “gas ciudad” contenía un 50% de H2.
La seguridad del HidrógenoLa seguridad del Hidrógeno
![Page 67: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/67.jpg)
Hindenburg, Lakehurst6 de mayo de 1937
Hindenburg, Lakehurst6 de mayo de 1937
Causas del accidente:
Pintura de la carcasa exterior
Baja conductividad
(diferencias de potencial).
Material extremadamente inflamable y no extinguible.
Lugar – Lakehurst:
Situación tormentosa.
Diferencias potencial en la nave y entre la nave y tierra.
Chispa de descarga.
Causas del accidente:
Pintura de la carcasa exterior
Baja conductividad
(diferencias de potencial).
Material extremadamente inflamable y no extinguible.
Lugar – Lakehurst:
Situación tormentosa.
Diferencias potencial en la nave y entre la nave y tierra.
Chispa de descarga. No explosionó - 97 pasajeros,
35 víctimas (1 quemado)
No explosionó - 97 pasajeros,
35 víctimas (1 quemado)
La seguridad del HidrógenoLa seguridad del Hidrógeno
![Page 68: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/68.jpg)
¿ Qué es lo que arde aquí ?¿ Qué es lo que arde aquí ?
Hindenburg, arde con una llama muy intensa (foto coloreada según informes de los testigos).
Hindenburg, arde con una llama muy intensa (foto coloreada según informes de los testigos).
Hidrógeno:• Centro: Llama casi invisible.• Dcha. e Izqda: Llamas de los “boosters”
Hidrógeno:• Centro: Llama casi invisible.• Dcha. e Izqda: Llamas de los “boosters”
La seguridad del HidrógenoLa seguridad del Hidrógeno
Foto: NASAFoto: A. Bain
![Page 69: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/69.jpg)
Esta explosión, que causa la muerte de 7 astronautas, fue debida a una junta defectuosa en uno de los “boosters” (motores cohete de combustible sólido).
La llama escapa desde el flanco del booster y daña las líneas de suministro del tanque principal (LH2, LO2). Esto causa una fuga y la ignición.
Exactamente lo mismo hubiera ocurrido con cualquier otro combustible en el tanque.
No es un accidente del hidrógeno.
Esta explosión, que causa la muerte de 7 astronautas, fue debida a una junta defectuosa en uno de los “boosters” (motores cohete de combustible sólido).
La llama escapa desde el flanco del booster y daña las líneas de suministro del tanque principal (LH2, LO2). Esto causa una fuga y la ignición.
Exactamente lo mismo hubiera ocurrido con cualquier otro combustible en el tanque.
No es un accidente del hidrNo es un accidente del hidróógeno.geno.
Challenger28 de enero de 1986
ChallengerChallenger28 de enero de 198628 de enero de 1986
La seguridad del HidrógenoLa seguridad del Hidrógeno
![Page 70: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/70.jpg)
Coche HidrógenoCoche Hidrógeno Coche GasolinaCoche Gasolina
t = 0t = 0
Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolinaEnsayo de incendio en coche con H2 y con gasolina
La seguridad del HidrógenoLa seguridad del Hidrógeno
![Page 71: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/71.jpg)
t = 3 segundost = 3 segundos
Coche HidrógenoCoche Hidrógeno Coche GasolinaCoche Gasolina
Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolinaEnsayo de incendio en coche con H2 y con gasolina
La seguridad del HidrógenoLa seguridad del Hidrógeno
![Page 72: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/72.jpg)
t = 1 minutot = 1 minuto
Coche HidrógenoCoche Hidrógeno Coche GasolinaCoche Gasolina
Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolinaEnsayo de incendio en coche con H2 y con gasolina
La seguridad del HidrógenoLa seguridad del Hidrógeno
![Page 73: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/73.jpg)
t = 1 min. 30 seg.t = 1 min. 30 seg.
Ensayo de incendio en coche con H2 y con gasolinaEnsayo de incendio en coche con HEnsayo de incendio en coche con H22 y con gasolinay con gasolina
La seguridad del HidrógenoLa seguridad del Hidrógeno
Coche HidrógenoCoche Hidrógeno Coche GasolinaCoche Gasolina
![Page 74: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/74.jpg)
El H2 puede arder y explosionar
... pertenece a la familia de los
gases inflamables y requiere
técnicas de manejo adecuadas
a sus propiedades físico-químicas.
El H2 puede arder y explosionar
... pertenece a la familia de los
gases inflamables y requiere
técnicas de manejo adecuadas
a sus propiedades físico-químicas.
La seguridad del HidrógenoLa seguridad del Hidrógeno
![Page 75: Escuela Politécnica Superior – Cátedra de Procesos ...](https://reader035.fdocuments.ec/reader035/viewer/2022080214/62e800ac0285235b78490037/html5/thumbnails/75.jpg)
ISO TC/197ISO TC/197
HydrogenHydrogen TechnologiesTechnologies
CTN 181CTN 181
TecnologTecnologíías del Has del H22
La normativa de la Tecnología del Hidrógeno
La normativa de la Tecnología del Hidrógeno
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La Economía del Hidrógeno
CONCLUSIONESLa EconomLa Economíía del Hidra del Hidróógenogeno
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
La visión de la economía del H2 se basa en la expectativa de que el hidrógeno pueda producirse a partir de recursos domésticos, de forma económica, energética y medioambientalmente aceptable y en que las tecnologías de uso final del hidrógeno (pilas de combustible) ganen una cuota de mercado significativa.
En la medida que se alcancen estas expectativas, una economía del hidrógeno beneficiará al mundo proporcionando:
Mayor seguridad energética.
Mayor calidad medioambiental.
Alcanzar este objetivo requiere superar muchos desafíos técnicos, sociales y políticos.
La visión de la economía del H2 se basa en la expectativa de que el hidrógeno pueda producirse a partir de recursos domésticos, de forma económica, energética y medioambientalmente aceptable y en que las tecnologías de uso final del hidrógeno (pilas de combustible) ganen una cuota de mercado significativa.
En la medida que se alcancen estas expectativas, una economía del hidrógeno beneficiará al mundo proporcionando:
Mayor seguridad energética.
Mayor calidad medioambiental.
Alcanzar este objetivo requiere superar muchos desafíos técnicos, sociales y políticos.sociales y políticos.
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La Economía del Hidrógeno
Desafíos Sociales y PolíticosLa EconomLa Economíía del Hidra del Hidróógenogeno
DesafDesafííos Sociales y Polos Sociales y Polííticosticos
¿¿ QuQuéé son el son el HidrHidróógeno y las Pilas geno y las Pilas
de Combustible de Combustible republicanas o republicanas o demdemóócratas ?cratas ?
La ciencia y la tecnologLa ciencia y la tecnologíía a no tienen no tienen ““colorcolor””, seamos , seamos constantes en su estudio constantes en su estudio
y en su desarrollo.y en su desarrollo.
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Gracias por su atenciónGracias por su atenciGracias por su atencióónn