Participantes XXI Concurso Videos
Obtención del hidrógeno a partir de jugo guishe del Agave Lechugilla
La principal actividad económica de las comunidades rurales de las zonas áridas del noreste de México es la recolección y comercialización de recursos forestales no maderables. Entre las especies que se explotan, el Agave lechuguilla se utiliza para la extracción de fibra. Durante su extracción, el desperdicio obtenido, llamado guishe, es desechado y actualmente no tiene valor comercial.
El jugo obtenido después de la extracción mecánica del guishe, tiene un alto contenido de azúcar, que puede convertirse en otros productos. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue evaluar la producción anaeróbica de hidrógeno a diferentes concentraciones de azúcar del jugo de guishe.
Los experimentos se realizaron en botellas de vidrio de 120 mL con 40 mL de jugo de guishe a cinco concentraciones de jugo (20, 40, 60, 80 y 100 por ciento) enriquecidas con sales y vitaminas. Estos tratamientos se compararon con un control que usaba glucosa comercial y nutrientes. Se eliminó el oxígeno de la fase gaseosa de cada reactor con gas nitrógeno para generar condiciones anaeróbicas. Los frascos se inocularon con 2 mL de la bacteria Clostridium acetobutylicum y posteriormente se incubaron a 35 ° C. Se cuantificó hidrógeno mediante cromatografía de gases.
Los resultados mostraron una producción máxima de hidrógeno fue en el jugo 100%, obteniendo una producción total de 570 mL.
Prototipo de un electrolizador alcalino para la producción de hidrógeno verde por electrólisis alcalina
1.- El hidrógeno verde por electrolisis alcalina es una de las maneras de obtención más amigables con el medio ambiente.
2.- La electrodeposición de un material electroquímicamente estable sobre un material barato optimiza el costo de mantenimiento y tiempo de vida de los electrodos.
3.- En un stack de electrólisis alcalina se busca disminuir el arrastre de electrolito presente en los gases producidos, lo cual es importante ya que el uso de hidrógeno contaminado puede dañar los equipos donde se utilice o perjudicar las reacciones en las que esté involucrado.
El hidrógeno verde hoy en día es una alternativa energética para combatir la contaminación por gases de efecto invernadero que provoca el uso de los combustibles fósiles en las diferentes industrias.
La caracterización del prototipo del electrolizador alcalino realizada mediante pulsos de corriente media a tiempos de 50, 100 hasta 500 h, es un punto importante para la producción de hidrógeno verde, ya que es donde se realiza la electrólisis alcalina. Los parámetros a considerar son la temperatura, el área y distancia entre electrodos.
Una parte esencial en la electrólisis alcalina son los electrodos, ya que en estos se realizan las reacciones de oxidación y reducción. El costo del mantenimiento y tiempo de vida estos dependen del material del que estos son fabricados. La electrodeposición de níquel sobre acero inoxidable permite obtener un material relativamente barato y estable electroquímicamente.
Para la caracterización de un electrolizador alcalina se debe realizar una curva característica de corriente contra voltaje, la cual se forma operando el sistema a diferentes puntos de corriente hasta llegar a un punto máximo de operación, a partir del cual el sistema no puede funcionar debido a incrementos de temperatura y vaciado de electrolito en el electrolizador.
El arrastre de electrolito en los gases producidos en el stack de electrólisis alcalina se puede medir conociendo la concentración de electrolito en el agua utilizada en un burbujeador en la salida de los gases del separador de fases. La cantidad de arrastre depende del diseño del separador, temperatura, nivel de electrolito, etc.
Síntesis y preparación de membranas para dispositivos electroquímicos
En los últimos años debido al gran consumo de los combustibles fósiles, las celdas de combustible de hidrógeno (PEMFC) y de alcohol directo (DAFC) se han convertido en una alternativa viable para el desarrollo de tecnologías más limpias. La base fundamental para el funcionamiento de una celda es la membrana, que separa los electrodos y permite el paso selectivo de ciertas especies conocidas como protones pero no del combustible. En el grupo de trabajo desarrollamos materiales para la fabricación de membranas a partir de polímeros de bajo costo como el estireno y el acrilato de butilo, que están presentes en diversos productos de nuestra vida diaria. La combinación entre el estireno y el acrilato de butilo resulta en un nuevo material más flexible y estable químicamente. Para permitir que el nuevo material sea intercambiador de cargas, se modifica la estructura mediante una reacción conocida como sulfonación, incorporando un grupo químico que será el responsable del transporte de protones. El nuevo plástico se disuelve para facilitar el procesamiento como membrana. El funcionamiento de la membrana se evalúa en términos de impermeabilidad a metanol, mediante experimentos electroquímicos.
Conductividad Iónica en Membranas de Quitosano para Celdas de Combustible
Esta presentación fue elaborada por el estudiante de Doctorado de Física de los Materiales de la Escuela Superior de Física y Matemáticas del IPN Santiago-Jiménez Juan Carlos asesorado por el Dr. Castillo-Alvarado Fray De Landa de la Escuela Superior de Física y Matemáticas-IPN y por el Dr. López-Chávez Ernesto del Colegio de Ciencia y Tecnología de la UACM. El dispositivo básico de la tecnología del hidrógeno es la celda de combustible formada por dos catalizadores entre los cuales se encuentra una membrana polimérica, cuando el hidrógeno llega al electrodo del ánodo se oxida en ese catalizador y se divide en sus partes iónica y electrónica, la electrónica sigue una trayectoria externa, mientras que la iónica circula a través de la membrana polimérica, reencontrándose en el cátodo en donde se lleva a cabo el proceso de reducción del oxígeno volviéndose a combinar las partes iónica y electrónica produciendo agua y vapor de agua, por lo que es fundamental en la tecnología de celdas de combustible la membrana de intercambio protónico. En esta presentación proponemos el desarrollo de una membrana polimérica utilizando como material base el quitosano que se obtiene de la cáscara del camarón, nosotros describimos el proceso de modelamiento y simulación molecular, así como la obtención del valor de la conductividad iónica de la membrana polimérica de quitosano. Demostramos que nuestro método para calcular la conductividad protónica dentro de ese tipo de membrana es un valor que supera a los de las membranas de Nafion. 1) El dispositivo básico de la tecnología del hidrógeno es la celda de combustible. 2) Propuesta de desarrollo de una membrana polimérica de quitosano. 3) Describimos el proceso de modelamiento y simulación molecular, así como la obtención del valor de la conductividad iónica de la membrana polimérica de quitosano.
Diseño de nuevos materiales para las celdas de combustible utilizando la computadora
Las celdas de combustible son una tecnología que permite obtener energía eléctrica a partir del hidrógeno a través de reacciones químicas. Sin embargo, como toda tecnología en desarrollo aún tiene varios inconvenientes que necesitan ser resueltos para que pueda ser accesible para todas las personas. Por ejemplo, uno de estos inconvenientes es el alto costo y la poca disponibilidad de los materiales que se utilizan para llevar a cabo las reacciones. Por lo tanto, muchos científicos buscan diseñar nuevos materiales menos costosos, más duraderos y de alta disponibilidad en el planeta para las celdas de combustible. Actualmente, nuestro grupo de investigación está enfocado en el estudio de nuevos materiales para celdas de combustible por medio de las computadoras, con esto podemos estudiar las propiedades de estos materiales. El sustento teórico de la metodología que empleamos se basa en la mecánica cuántica. Esta metodología permite obtener resultados similares a los medidos en el experimento. Por lo tanto, es muy utilizada para proponer nuevos materiales o para explicar los resultados experimentales. A la fecha nuestra aportación ha sido diseñar nuevos materiales que sean más económicos y con mejores desempeños en las celdas de combustible usando únicamente la computadora. Con estos estudios estamos contribuyendo a la tecnología de las celdas de combustible.
Una nueva estructura molecular para el almacenamiento de Hidrógeno
Las técnicas de modelamiento y simulación computacional han sido ampliamente usadas en los últimos años para el diseño y caracterización de nuevas estructuras moleculares, cristales, amorfos y para diversas aplicaciones. La mayoría se basan en leyes de la mecánica newtoniana, de la mecánica cuántica o de ambas. Y su aplicación ha sido muy basta en diversos campos del conocimiento. La tecnología del hidrógeno no queda ajena a estos métodos, en el vídeo hacemos una introducción de la importancia del uso del hidrógeno como vector energético, y recalcamos la importancia del diseño teórico computacional para nuevas estructuras para el desarrollo de materiales para dispositivos de almacenamiento de hidrógeno. Así, presentamos un estudio hecho sobre una nanoestructura toroidal decorada con átomos de titanio para calcular el porcentaje en peso de hidrógeno almacenado. Describimos brevemente las bases teóricas para este diseño.
¿Qué tanto conoce nuestra sociedad sobre el hidrógeno?
Actualmente enfrentamos una problemática a causa de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), que son una de las principales causas del calentamiento global. No se encontraron datos estadísticos recientes acerca de las emisiones de GEI correspondientes a los diferentes sectores en México, para una mayor comprensión se emplearon como referencia datos reportados por la agencia de protección del medio ambiente de los Estados Unidos (EPA), los cuales son presentados en la Figura 1a. El sector del transporte es uno de los mayores contribuyentes a los GEI en EE. UU, en donde el inventario de emisiones y sumideros de gas de efecto invernadero mostraron que el sector transporte representó la mayor contribución con un 29% de las emisiones totales de GEI en el 2019. Entre los diferentes medios de transporte tales como automóviles, camiones, aviones comerciales y ferrocarriles, los autos representan la mayor fuente de emisión de GEI como se presenta en la Figura 1b1
de transporte en EE. UU. en el 20191
Para solucionar la problemática relacionada con emisiones de GEI se ha propuesto la sustitución de los combustibles fósiles por nuevas tecnologías amigables con el medio ambiente, entre las que se encuentra el uso del hidrógeno verde (gas de hidrógeno obtenido por la electrolisis del agua), correspondiendo en una alternativa de interés para la industria automotriz. Antes de alcanzar un desarrollo completo en tecnologías basadas en hidrógeno como la anteriormente mencionada, es importante que la sociedad en general comprenda aún más todo lo relacionado con el hidrógeno. La concientización y divulgación de temas relacionados con el hidrógeno son de interés para toda la sociedad. En este sentido es importante investigar ¿Qué sabe nuestra sociedad sobre el hidrógeno?, ¿Cómo se obtiene? y ¿Cuáles son sus aplicaciones?. Una vez entendidas las características que hacen de interés al hidrógeno para el desarrollo de nuevas tecnologías verdes, serán mayores las posibilidades de su implementación.
Dentro de ti hay combustible espacial
En este material audiovisual dirigido al público en general se explica en lo general que es el hidrógeno verde. Comienza con una conversación entre amigos donde se lleva al espectador paso por paso a conocer desde que es el hidrógeno, en donde se encuentra y para que nos sirve. Ya con animaciones hechas por computadora, se muestra el funcionamiento de un hidrolizador utilizando energía eléctrica proveniente de un panel solar para obtener el llamado HIDRÓGENO VERDE (HV), donde además se muestra de manera gráfica como puede ser almacenado. Para finalizar se da un ejemplo del uso del HV con una animación de una celda de combustible tipo PEM, mencionando las ventajas del uso de estos sistemas, entre las que destacan que no produce emisiones contaminantes durante su funcionamiento. Se concluye el video dando la perspectiva del HV como alternativa energética limpia y sus diversos usos.
Celdas de combustible de Metanol Directo
Mucho gusto público querido, nosotros somos estudiantes de ingeniería en energías renovables y nos complace mucho presentarles nuestro video. Este video pertenece a la categoría no. 3, es decir, a la difusión y educación con temas relacionados al hidrógeno, en este caso, las celdas de metanol. Creemos que esta clase de temas son importantes y relevantes para su divulgación, sin embargo, la mayoría de las ocasiones el contenido relacionado a este tema suele ser muy técnico y reservado para un grupo de personas muy pequeño, por lo cual, nos dimos a la tarea de hacer del producto mucho más casual, creativo y apto para todo tipo de público. Nuestro objetivo no es solo difundir estos conocimientos, sino que también la gente se entretenga en consumirlos y plante en ellos esa semilla de la curiosidad que ha levantado a los grandes científicos de nuestra historia. Esperemos que les guste mucho. Sin más que decir, muchas gracias.
Sistema acoplado de electrolizador-celda solar para provechar agua marina
Actualmente el uso irracional de los combustibles fósiles nos ha generado un impacto en el cambio climático de nuestro país, las estaciones del año ya no son las mismas que antes, ahora pude hacer frio en marzo y llover en diciembre. De igual manera los incendios están destruyendo nuestro planeta, al igual que a las especies que aquí habitamos, las inundaciones también están haciendo de las suyas. La solución más viable que existe a todo este problema es comenzar a dejar de lado lentamente las gasolinas, Diésel, carbón, y comenzar a apostar por el hidrogeno como energía alternativa. Una manera de producir hidrogenó sin contaminar el medio ambiente (de manera verde), es aprovechar los recursos que la naturaleza nos ofrece, tales como el agua, la cual conforma nuestro planeta en un 70% y el sol, nuestro astro quien a diario nos calienta. Los sistemas que pueden aprovechar tanto el agua como la luz solar para producir hidrógeno son los electrolizadores acoplados a celdas solares. El primer equipo, se encarga de descomponen este líquido vital en hidrógeno y oxígeno. El sistema es autosuficiente, ya que las celdas solares se encargan de aportar la energía que capturan del sol, misma que permite que el electrolizador pueda funcionar, sin requerir la necesidad de energía derivada del petróleo. Estos sistemas pueden ser utilizados en los lugares más remotos de la tierra en donde no existe acceso a los combustibles fósiles o electricidad, permitiendo entonces que los vehículos y hogares no se detengan.
Tonatiuh y el Hidrógeno
El hidrógeno (H) es el elemento más abundante y ligero que existe en el Universo, es el combustible del Sol, en la naturaleza se encuentra en su forma molecular (H2) y recientemente se la ha prestado mucha atención por ser una fuente potencial de energía limpia.
Es posible obtener energía a partir del hidrógeno mediante la separación de sus componentes. En este proceso, el hidrógeno pasa a través de una membrana que separa 2 compartimentos, el ánodo y el cátodo. En el ánodo, el hidrógeno se disocia en electrones y protones, es decir, en cargas positivas y negativas. Los protones cruzan la membrana y llegan al cátodo mientras que los electrones son enviados a un circuito donde se genera la energía. Adicionalmente, en el cátodo se hacen reaccionar los electrones y protones con oxígeno (O2) para formar agua. Como pueden ver, el producto de deshecho de este proceso es agua (H2O), ya sea en forma de vapor o como agua líquida. Esta tecnología ya es empleada como fuente de energía en vehículos y se espera que, en los próximos años, su uso se extienda en diversas aplicaciones de la vida cotidiana, contribuyendo así a la transición de fuentes de energía contaminantes a fuentes de energía limpias.
Descargar bases LINK [Extensión de participación – 27 de agosto]
