Cómo funcionan los procesadores de combustible

  • Yurii Mongol
  • 0
  • 1666
  • 172
Galería de imágenes AFV Una pila de combustible de 250 kW con reformador de gas natural incorporado. Vea imágenes de vehículos de combustible alternativo. Foto cortesía de Ballard Power Systems

-Si lee el artículo sobre las pilas de combustible, sabrá que producen electricidad a partir de hidrógeno y oxígeno, y solo emiten vapor. El principal problema de las pilas de combustible de hidrógeno implica el almacenamiento y la distribución de hidrógeno. Vea cómo funciona la economía de Hydgrogen para más detalles. -

-El gas hidrógeno no es un combustible muy denso en energía, lo que significa que contiene poca energía por unidad de volumen en comparación con un combustible líquido como la gasolina o el metanol. Por lo tanto, es difícil colocar suficiente gas hidrógeno en un automóvil impulsado por celda de combustible para darle un rango de conducción razonable. El hidrógeno líquido tiene una buena densidad energética, pero debe almacenarse a temperaturas y presiones extremadamente bajas; esto hace que su almacenamiento y transporte sea bastante difícil.

-Los combustibles comunes como el gas natural, el propano y la gasolina, y los menos comunes como el metanol y el etanol, tienen todos hidrógeno en su estructura molecular. Si hubiera una tecnología que pudiera eliminar el hidrógeno de estos combustibles y usarlo para alimentar la celda de combustible, el problema de almacenamiento y distribución de hidrógeno se eliminaría casi por completo..

Esa tecnología está en desarrollo. Se llama procesador de combustible, o un reformador. En esta edición de, aprenderemos cómo reformador de vapor trabajos.

Contenido
  1. El propósito de los procesadores de combustible
  2. El reformador de vapor
  3. Cómo funcionan juntos el procesador de combustible y la pila de combustible
  4. La desventaja de los procesadores de combustible

El trabajo del procesador de combustible es proporcionar hidrógeno relativamente puro a una celda de combustible, utilizando un combustible que está fácilmente disponible o fácilmente transportable. Los procesadores de combustible deben poder hacer esto de manera eficiente con un mínimo de contaminación; de lo contrario, anulan los beneficios de usar una celda de combustible en primer lugar..

Para los automóviles, el problema principal es almacen de energia. Para evitar tener tanques grandes y de alta presión, es preferible un combustible líquido a un gas. Las empresas están trabajando en procesadores de combustible para combustibles líquidos como gasolina y metanol.. Metanol es el combustible más prometedor a corto plazo; se puede almacenar y distribuir de la misma manera que la gasolina ahora.

Para casas y generación de energía estacionaria, se prefieren combustibles como gas natural o propano. Muchas centrales eléctricas y casas ya están conectadas al suministro de gas natural por tuberías. Y algunas casas que no están conectadas a líneas de gas tienen tanques de propano. Por tanto, tiene sentido convertir estos combustibles en hidrógeno para su uso en pilas de combustible estacionarias..

Tanto el metanol como el gas natural se pueden convertir en hidrógeno en un reformador de vapor.

Hay un par de tipos de reformadores de vapor, uno reformar metanol y el otro reformando gas natural.

Reforma del metanol

La fórmula molecular del metanol es CH3OH. El objetivo del reformador es eliminar la mayor cantidad de hidrógeno (H) como sea posible de esta molécula, minimizando al mismo tiempo la emisión de contaminantes como el monóxido de carbono (CO). El proceso comienza con la vaporización de metanol líquido y agua. El calor producido en el proceso de reformado se usa para lograr esto. Esta mezcla de metanol y vapor de agua se pasa a través de una cámara calentada que contiene un catalizador..

A medida que las moléculas de metanol golpean el catalizador, se dividen en monóxido de carbono (CO) y gas hidrógeno (H2):

El vapor de agua se divide en hidrógeno y oxígeno; este oxígeno se combina con el CO para formar CO2. De esta manera, se libera muy poco CO, ya que la mayor parte se convierte en CO2.

Reforma del gas natural

El gas natural, que se compone principalmente de metano (CH4), se procesa mediante una reacción similar. El metano del gas natural reacciona con el vapor de agua para formar monóxido de carbono e hidrógeno..

Al igual que cuando se reforma el metanol, el vapor de agua se divide en gas hidrógeno y oxígeno, el oxígeno se combina con el CO para formar CO2.

Ninguna de estas reacciones es perfecta; algo de metanol o gas natural y monóxido de carbono pasan sin reaccionar. Estos se queman en presencia de un catalizador, con un poco de aire para suministrar oxígeno. Esto convierte la mayor parte del CO restante en CO2, y el metanol restante a CO2 y agua. Se pueden usar varios otros dispositivos para limpiar cualquier otro contaminante, como azufre, que pueda estar en el flujo de escape..

Es importante eliminar el monóxido de carbono del flujo de escape por dos razones: primero, si el CO pasa a través de la celda de combustible, el rendimiento y la vida útil de la celda de combustible se reducen; En segundo lugar, es un contaminante regulado, por lo que los automóviles solo pueden producir pequeñas cantidades..

- Para generar energía, varios sistemas deben trabajar juntos para proporcionar la salida eléctrica requerida. Un sistema típico consistiría en un carga eléctrica (como una casa o un motor eléctrico), un pila de combustible y un procesador de combustible.

Tomemos el caso de un automóvil que funciona con pilas de combustible. Cuando pisa el acelerador (hidrógeno), suceden varias cosas aproximadamente al mismo tiempo:

  • El controlador del motor eléctrico comienza a suministrar más corriente al motor eléctrico y el motor eléctrico genera más par.
  • En la celda de combustible, reacciona más hidrógeno, produciendo más electrones, que se abren paso a través del motor eléctrico y el controlador, manteniéndose al día con la mayor demanda de energía..
  • El procesador de combustible comienza a bombear más metanol a través de su sistema, lo que genera más hidrógeno. Otra bomba aumenta el flujo de hidrógeno que va a la celda de combustible..

Una secuencia similar de eventos ocurre en su casa cuando de repente aumenta la demanda eléctrica. Por ejemplo, cuando se enciende el aire acondicionado, la potencia de salida de la celda de combustible tiene que aumentar rápidamente, o las luces se atenuarán hasta que la celda de combustible pueda alcanzar la demanda..

Los procesadores de combustible también tienen inconvenientes, que incluyen contaminación y combustible en general eficiencia.

Contaminación

Aunque los procesadores de combustible pueden proporcionar gas hidrógeno a una celda de combustible mientras producen mucha menos contaminación que un motor de combustión interna, aún producen una cantidad significativa de dióxido de carbono (CO2). Aunque este gas no es un contaminante regulado, se sospecha que contribuye al calentamiento global..

Si se utiliza hidrógeno puro en una pila de combustible, el único subproducto es el agua (en forma de vapor). No co2 o se emite cualquier otro gas. Pero debido a que los automóviles que funcionan con pilas de combustible que utilizan procesadores de combustible emiten pequeñas cantidades de contaminantes regulados, como monóxido de carbono, no calificarán como vehículos de cero emisiones (ZEV) según las leyes de emisiones de California. En este momento, las principales tecnologías que califican como ZEV son el automóvil eléctrico a batería y el automóvil de celda de combustible impulsado por hidrógeno..

En lugar de intentar mejorar los procesadores de combustible hasta el punto en que no emitan contaminantes regulados, algunas empresas están trabajando en formas novedosas de almacenar o producir hidrógeno en el vehículo. Ovonic está desarrollando un dispositivo de almacenamiento de hidruro metálico que absorbe hidrógeno de forma similar a como una esponja absorbe agua. Esto elimina la necesidad de tanques de almacenamiento de alta presión y puede aumentar la cantidad de hidrógeno que se puede almacenar en un vehículo..

Powerball Technologies quiere usar pequeñas bolas de plástico llenas de hidruro de sodio, que producen hidrógeno cuando se abren y se dejan caer en el agua. El subproducto de esta reacción, hidróxido de sodio líquido, es un químico industrial de uso común.

Eficiencia

Otro inconveniente del procesador de combustible es que disminuye la eficiencia general del automóvil de celda de combustible. El procesador de combustible usa calor y presión para ayudar a las reacciones que dividen el hidrógeno. Dependiendo de los tipos de combustible utilizados y la eficiencia de la celda de combustible y el procesador de combustible, la mejora de la eficiencia con respecto a los automóviles convencionales a gasolina puede ser bastante pequeña. Vea esta comparación de las eficiencias de un automóvil a pilas de combustible, un automóvil a gasolina y un automóvil eléctrico.

Para obtener mucha más información, consulte los enlaces en la página siguiente..

Artículos relacionados

  • Rincón de pruebas: Prueba de pilas de combustible
  • Cómo funcionan las pilas de combustible
  • Cómo funcionan los coches híbridos
  • Cómo funcionan los coches eléctricos
  • Cómo funciona la economía del hidrógeno
  • Cómo funciona la gasolina
  • Cómo funcionan los convertidores catalíticos
  • Cómo funcionan la fuerza, la potencia, el par y la energía

Más enlaces geniales

  • Procesadores de combustible compactos para pilas de combustible de automóviles
  • FuelCellMaterials.com
  • Reforma de metanol
  • Procesamiento de combustible
  • Procesadores de combustible múltiple
  • Nuevo procesador de microcombustible
  • Ford y Mobil avanzan en el nuevo reformador de gasolina para vehículos de pila de combustible
  • Descripciones de pilas de combustible



Nadie ha comentado sobre este artículo todavía.

Los artículos más interesantes sobre secretos y descubrimientos. Mucha información útil sobre todo
Artículos sobre ciencia, espacio, tecnología, salud, medio ambiente, cultura e historia. Explicando miles de temas para que sepas cómo funciona todo