INSTITUTO TECNOLOGICO DE DURANGO.

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Con base en estas estadísticas se puede concluir que no puede abastecer la demanda de energía a nivel mundial, y eso recae en un gran problema, la famosa crisis energética, la cual tal vez aun no afecta a la población de una manera significativa, pero sus efectos están comenzando a desarrollarse con el incremento de los precios en los energéticos, pero si no se atiende rápido y se hace conciencia sobre el uso de fuentes alternativas de energía, en un futuro esto podría convertirse en un gran problema para la población en general.

Objetivo general

Mejorar la eficiencia del consumo de combustible en un automóvil de combustión interna mediante la implementación de un generador de hidrógeno.

Objetivos Específico

- Diseñar una celda de hidrógeno

- Construir un sistema seguro, sin riesgos de explosiones

- Optimizar la generación de hidrógeno en la celda, evitando sobrecalentamientos de ésta.

Justificación

El uso de un combustible alterno para mejorar la eficiencia de un motor en cuanto a rendimiento del motor de automóvil, es un tema muy interesante y en el cual ya hay un gran campo de investigación debido a que el agotamiento de los combustibles fósiles ha obligado a la población mundial a investigar en nuevos combustibles alternos y energías renovables, una de ellas es la utilización del hidrógeno como combustible en los automóviles, ya que este gas es una opción viable y económica de sustituir una parte de la gasolina utilizada en la combustión de los motores de automóviles, incrementando su eficiencia y también su rendimiento de combustible.

Esta investigación se realiza para disminuir el consumo de combustible, mejorando la eficiencia del motor, acoplando un segundo sistema de inyección de combustible (hidrógeno) para mejorar la combustión del motor y obtener una mayor potencia y eficiencia de este.

Delimitación

La investigación solo se basa en optimizar el consumo de combustible en un automóvil, no se busca que el automóvil solo funcione en su totalidad con hidrógeno, sino convertirlo en un híbrido, que utilice tanto gasolina, como hidrógeno para su funcionamiento, reduciendo así los costos en gasolina, ya que el hidrógeno será producido por una celda, mediante electrólisis.

Esta investigación se encuentra en el área de generación de combustibles alternativos los cuales proponen una solución a la crisis energética, crear un automóvil que funcione al 100% con hidrógeno desencadenaría una investigación muy grande y muy complicada, pero en un futuro, con los grandes avances tecnológicos de hoy en día tal vez se logre tal proyecto.

Marco Teórico

El Hidrógeno

Este gas fue descubierto en el siglo XVII por un físico y químico británico, llamado Henry Cavendish, este gas es el elemento más simple de todos los elementos conocidos, ya que solo cuenta con un protón y un electrón, por esta razón también es elemento más liviano de todos, se representa por una letra H, en condiciones normales, es decir, de temperatura y presión, este elemento se presenta en forma de gas diatómico [H2], incoloro, inodoro, insípido, no metálico y con una alta inflamabilidad. Tiene una masa atómica de 1.00797 u y un número atómico de 1. Este gas es el elemento más abundante en el universo, y presenta el 75% de la masa en él, y junto con el helio forman el principal combustible de las estrellas. Estas en su mayoría están constituidas principalmente por hidrógeno en forma de plasma. Este gas es muy escaso en la tierra, menos del 1% de la conformación del aire de la atmósfera.

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Átomo de Hidrógeno [1]

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Composición porcentual en volumen del aire [2]

Debido a su baja escasez en el planeta, el hidrógeno tiene que ser producido de alguno u otra forma, el método mas utilizado en grandes plantas energéticas es el método a partir del gas natural, el proceso de electrólisis del agua es un proceso más caro aunque más sencillo. El Hidrógeno tiene varias aplicaciones industriales tales como la refinación de combustibles fósiles o la producción de amoniaco en fertilizantes, sin embargo, la aplicación en la industria automotriz también ha tenido avances ya que grandes empresas de automóviles como BMW, Mercedes Benz, VW, Ford, Toyota, y Honda ya han desarrollado prototipos de automóviles que funcionan al 100% con hidrogeno, aprovechando la reacción química de éste con el oxígeno para producir electricidad para alimentar motores eléctricos del automóvil.

El Hidrógeno como combustible

Es llamado el combustible del futuro ya que presenta un mejor combustible que la gasolina, su combustión se produce a una mayor temperatura, no deja residuos contaminantes en su combustión, solo libera agua, y contiene una mayor cantidad de energía que los combustibles fósiles.

Tiene muchas ventajas al ser utilizado como un combustible frente a combustibles comunes como la gasolina, ya que presenta un mayor calidad antidetonante, o octanaje aproximadamente de 130 octanos frente a los 87 de la gasolina, lo que le da la capacidad de soportar grandes presiones y detonar justo cuando se necesita y no antes en la cámara de combustión obteniendo asi una mayor cantidad de energía.

Su principal desventaja es que su existencia en forma de gas es muy baja, por lo que se requiere obtenerlo de alguna u otra forma, ya que en forma de compuesto existe en una gran abundancia (en forma de agua), con lo que basta solo utilizar un método para obtenerlo a partir de esa materia prima.

Generación de hidrógeno

Existen diversos métodos para generar este gas, el método que se utiliza en esta investigación es el de la electrólisis del agua, es un método de obtención de hidrógeno no muy usado debido a que resulta al menos dos veces más caro que el hidrógeno obtenido por el reformado del gas natural. Sin embargo, es de un gran interés ya que es un método bastante limpio y que podría ser usado como complemento para la energía producida por centrales solares y eólicas, y además, produce un hidrógeno de elevada pureza. Y aunque es mas caro de obtener