11 rafael luque electrolisis

Click here to load reader

Post on 30-Dec-2015

24 views

Category:

Documents

5 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • www.ariema.com

    Produccin de hidrgeno por electrolisis de agua. Utilizacin de energas

    renovables.

    Produccin de hidrgeno por electrolisis de agua. Utilizacin de energas

    renovables.Rafael Luque Berruezo

  • www.ariema.com

    Ariema. Empresa independiente espaola n 1en hidrgeno y pilas de combustible

    Ariema. Empresa independiente espaola n 1en hidrgeno y pilas de combustible

    La ventana hacia una visin diferente de la energa

  • www.ariema.com

    INTA- Huelva, 1990. Produccin de H2 Solar. 2002: nace ARIEMA como Spin Off tecnolgica del

    INTA 2006: nace ARIEMA Enerxa S.L., con Sede en

    Santiago de Compostela 2009: Participacin en H2Nitidor

    ARIEMA

    Departamentos: I+D (propia y subcontratada) Consultora. H2&FC, energa Gestin Tcnica (Plataformas Tecnolgicas,

    Asociaciones, formacin, difusin) Pesca y Acuicultura. Equipos e Instalaciones (Pilas de combustible,

    compresores de hidrgeno, llave en mano)

  • www.ariema.com

    Depto. de I+D20 aos de experiencia. Desde 1990 en proyectos INTA: CITYCELL. Proyecto europeo de desarrollo del autobs de

    hidrgeno IRISBUS para Madrid. FIRST. Proyecto europeo de energa solar con hidrgeno y

    pilas de combustible para telecomunicaciones FCTESTNET. Proyecto europeo para establecer una Red

    Europea de estandarizacin y ensayos de pilas de combustible

    FEBUSS. Proyecto europeo de desarrollo de pilas de combustible para autobuses, tranvas y aplicaciones estacionarias

    EIHP. Proyecto europeo para la normalizacin de vehculos de hidrgeno

    Otros proyectos INTA: Produccin, purificacin y almacenamiento de hidrgeno. Pilas de combustible alcalinas, de cido fosfrico y PEM. Integracin. Aplicaciones espaciales. Aplicaciones a submarinos

  • www.ariema.com

    Depto. de I+DDesde 2002, como ARIEMA:

    Como subcontratados y proveedores: HYRREG (Hydrogen Interreg) Proyecto europeo. ARIEMA participa

    subcontratada por la Junta de Comunidades de Castilla La Mancha. Res2H2 (Renewable to Hydrogen). Proyecto europeo. ARIEMA particip

    como proveedor de llave en mano del Instituto Tecnolgico de Canarias. PSE Minielica. ARIEMA participa subcontratada por el Centro Tecnolgico

    de la Pesca de Celeiro (Lugo) en la produccin de hidrgeno elico. PSE SINTER. Proveedores de sistema de electrolisis y compresor. ITHER (Aragn) proveedores de pila de combustible. HYDROSOLAR 21 (Burgos) proveedores de pila de combustible.

    Como socios: PSE Peixe Verde (mejoras energticas en barcos de pesca) CENIT SPHERA (uso de H2 en barcos) APACHE. Embarcacin de limpieza de puertos propulsada con pila de

    combustible de hidrgeno PROFIT PILAGAS. Uso de pila MCFC con hidrgeno procedente de carbn.

    Socios: Elcogas, Ariema, Navantia e IDAE.

  • www.ariema.com

  • www.ariema.com

    Peixe Verde: Lanchas a GLP Lanchas a GLP.

    Colaboran: Xunta, CETPEC, Repsol

    y ARIEMA

  • www.ariema.com

    Proyecto CENIT SPHERA

    El mayor proyecto espaol de hidrgeno Financiado por Min. Industria va CDTI. Socios: Gas Natural, Acciona, ARIEMA, REPSOL-

    YPF Presupuesto: 30 M, subvencin 15 M ARIEMA:

    Preparacin I+D propia: uso de H2&FC en barcos. I+D subcontratada para 2 socios

  • www.ariema.com

    APACHE

    Financiado por Xunta de Galiciapropulsin con motor elctrico, pila

    PEM de 400 W, almacenamiento en hidruros metlicos.

  • www.ariema.com

    PSE Minielica

    Liderado por CIEMAT

    ARIEMA realiza: Una instalacin de produccin de hidrgeno por

    electrolisis, con convertidor y sistema de control. Un sistema de almacenamiento en hidruros

    metlicos

  • www.ariema.com

    Depto. Consultora:Algunos CLIENTES:

    Acciona Boeing Ferrovial Agroman Gamesa Repsol-YPF Centro Nacional del Hidrgeno (Puertollano) INTERES (Min. de Industria) Junta de C. de Castilla-La Mancha

  • www.ariema.com

    RES2H2: Integracin de renovables e hidrgeno

    Cliente: Instituto Tecnolgico de Canarias (ITC)Financia: 6 PM UE6 pilasPotencia total: 30 kW

  • www.ariema.com

    RES2H2

    Instalacin y puesta en marcha entre junio y octubre

    de 2007

  • www.ariema.com

    En el ltimo ao, ARIEMA ha realizado en Espaa 5 instalaciones de produccin de hidrgeno por electrolisis.

    Ejemplo: electrolizador 5kW + depsito + compresor 200 bar, para Centro Nacional del Hidrgeno.

    La limitacin para los coches a hidrgeno est en la disponibilidad de ste combustible

  • www.ariema.com

    Un coche de hidrgeno, con pila de combustible, es un coche elctrico que produce la electricidad a bordo, logrando:

    Ms autonoma (aprox. 2 o 3 veces+)Mnimo tiempo de recarga (minutos,

    no horas)

  • www.ariema.com

    Hidrgeno en el transporte

    Hay ms de 200 cochesMs de 50 autobuses40 bicis y motos30 vehculos de uso industrial4 trenes18 barcos16 aviones

  • www.ariema.com

    Estaciones de servicio de HidrgenoUna buena opcin: electrolisis

  • www.ariema.com

  • www.ariema.com

    Hidrgeno electroltico

    Inconvenientes: Precio muy dependiente de coste de

    electricidad Apenas hay mercado: Equipos an costosos

    y mejorables por produccin artesanalVentajas:

    Alta pureza (muy bueno para pilas de comb.) Produccin fcil in situ Operacin posible en rgimen variable

    (bueno para renovables)

  • www.ariema.com

    La experiencia en Espaa

    Planta de produccin de Hidrgeno con energa solar. INTA. Huelva, 1990

  • www.ariema.com

    se parte de una solucin acuosa de NaOH o de KOH, para que haya una alta conductividad inica

    ctodo: 2 H2O + 2 e- -- 2 OH- + H2 nodo: 2 OH- -- H2O + 1/2 O2 + 2 e-global: H2O -- H2 + 1/2 O2

  • www.ariema.com

    Ms rendimiento electrodos ms cerca

    Celdas Nitidor

  • www.ariema.com

    Componentes celda Nitidor

  • www.ariema.com

    Ms voltaje celdas en serie

  • www.ariema.com

    Electrolizador Hydrogenics de 4 stacks

  • www.ariema.com

    Norsk Hydro Electrolysers Atmospheric Electrolysers

    For the conventional industrial markets whichrequire higher volumes of hydrogen theAtmospheric Electrolyser is normally used wherethe low energy consumption offers considerable operation savings.

    High Pressure ElectrolysersFor applications requiring smaller volumes ofhydrogen production, the High PressureElectrolyser (HPE) is offered which supplies thehydrogen gas at 15 bar(g) direct from theelectrolyser thus alleviating the requirement ofcompressors.

    Hydrogen Filling StationsNorsk Hydro Electrolysers offer hydrogen fillingstations based on hydrogen production fromeither electrolysers or alternative methods suchas reforming. These are complete solutions whichcover the initial hydrogen production through tothe vehicle filling dispensing unit.

  • www.ariema.com

    Equipo comercial alcalino H2NITIDOR

  • www.ariema.com

    Equipo comercial alcalino H2NITIDOR

  • www.ariema.com

    Equipo comercial alcalino H2NITIDOR

  • www.ariema.com

    Equipo comercial alcalino H2NITIDOR

  • www.ariema.com

    G = 56,7 kcal/mol a 25CG = n*F*E=2*96485*EE = 1,23 V a 25CEn la prctica se trabaja a 1,8-2,2 V/celda

    para vencer principalmente las prdidas de energa elctrica correspondientes a la cada hmica en el electrolito y en los electrodos.

  • www.ariema.com

    Una celda con eficiencia igual a 1 requerira 3,245 Kwh de energa para producir 1 Nm3 de hidrgeno.

    Los electrolizadores industriales trabajan entre 4.2 y 5 Kwh por Nm3 de hidrgeno producido.

  • www.ariema.com

    Los sobrevoltajes dependen fundamentalmente de la intensidad de corriente y de la temperatura, de la siguiente manera:

    al aumentar la intensidad de corriente aumenta el sobrevoltaje

    al aumentar la temperatura disminuye el sobrevoltaje

  • www.ariema.com

    Electrolizadores alcalinos. Electrolito

    Solucin acuosa de KOH o NaOH. Con KOH, a igual concentracin, la conductividad es

    mayor. es usual emplear del 25 al 30 de KOH (del 15 al 20% de

    NaOH). Deseable alta pureza del agua, debiendo eliminarse

    cloruros y los sulfatos, sobre todo cuando se utiliza Ni. Las especificaciones usuales de equipos comerciales son que el agua tenga una conductividad elctrica inferior a unos 1-5 microSiemens / cm

  • www.ariema.com

    Efecto de la temperatura

    cuanto mayor es la temperatura, mayor es la conductividad del electrolito, menores los sobrepotenciales de nodo y ctodo, y mayor la eficiencia energtica

    cuanto mayor es la temperatura, ms rpidamente se degradarn los materiales del electrolizador, o bien se tendrn que emplear materiales ms caros

    el rango usual de temperaturas de operacin es de 70 a 80oC para el KOH y de 50 a 70oC para el NaOH.

  • www.ariema.com

    Electrodos

    Los electrodos utilizados pueden ser de hierro para el ctodo y de acero aleado con nquel para el nodo.

    Se han logrado importantes avances en cuanto a electrocatlisis.

    La composicin qumica y la geometra de los electrodos (trabajando con mayores densidades de corriente y menores superficies de electrodo) mejora sustancialmente el rendimiento global de un electrolizador.

  • www.ariema.com

  • www.ariema.com

    Electrolizadores PEM

    Sus mayores ventajas son la seguridad (ausencia de electrolito KOH), el diseo compacto, las elevadas densidades de corriente y presiones de operacin (hasta varios cientos de bares). La principal desventaja es la vida til de la membrana.

    Los actuales electrolizadores PEM no son tan maduros c