Este documento presenta un proyecto de estudiantes para crear un vehículo que use energía renovable. El objetivo general es mejorar la movilidad de manera segura y amigable con el medio ambiente usando hidrógeno como combustible en celdas de combustible. Esto reduciría la contaminación en la ciudad de Puebla. El documento describe cómo funcionan las celdas de combustible, los beneficios del hidrógeno como energía, y concluye que este vehículo ecológico sería beneficioso para los usuarios y el medio amb

1. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Facultad de ingeniería
Colegio de ingeniería mecánica y eléctrica
Alumnos:
 Hernández Gutiérrez Luis Ángel
 Marcelino Zárate Roberto Ángel
 Hernández Gutiérrez Luis Daniel
 López Berra Luis Manuel
Periodo: Primavera 2017
Febrero 2017
“Renovando nuestra manera de
andar”

2. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Mejorar la movilidad con el uso de un transporte que aproveche la energía de una
manera segura y amigable con el entorno, así como crear un vehículo económico,
seguro y adecuado para la zona metropolitana con el fin de la movilidad de los
estudiantes.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
 Impactar en el entorno.
 Mejorar la circulación vial.
 Fomentar el uso de vehículos con energía renovable.
 Promover el uso y desarrollo de tecnologías amigables con el ambiente.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En los últimos años, las grandes urbes se han visto afectadas debido al
crecimiento exponencial de emisiones de dióxido de carbono producido por la
quema de combustibles fósiles provenientes de industrias y vehículos, esto ha
desencadenado afectaciones a la salud de la población tales como: molestias en
niños, adultos mayores y personas con enfermedades cardiovasculares y
respiratorias, como el asma. Por ende, la búsqueda de las energías alternas es
una solución
Tan sólo en los últimos años en la ciudad de Puebla, la calidad del aire ha
disminuido considerablemente provocando las enfermedades ya mencionadas. Es
por ello que nos dimos a la tarea de buscar los factores críticos que repercuten y
dañan al medioambiente en la ciudad de Puebla, obteniendo como resultado, que
el 77% de la población vive en entornos urbanos, esto evidentemente porqué en la
zona urbana están asentados la mayoría de los parques industriales, generando
así una movilidad excesiva de la sociedad, como con secuencia, se origina un
mayor consumo de hidrocarburos, principalmente empleados en los medios de
transporte.

3. Se emiten anualmente alrededor de 40.5 millones de toneladas de contaminantes
a la atmósfera debido al gran flujo vehicular con el que cuenta la ciudad; el
desarrollo de viviendas, tanto como infraestructura de las distintas industrias, así
como sus emisiones de gases contaminantes, ha contribuido a la mala calidad del
aire que hoy en día vivimos
La importancia de estas emisiones radica en que es el 2° riesgo medioambiental
más nocivo para la salud humana. A continuación se presentan algunos datos
relacionados con las afectaciones y mortalidad que provocan estas emisiones:
• 20,496 muertes anuales atribuidas a la contaminación del aire por material
particulado en exteriores.
• 1.75% de la carga de enfermedad (461,454 años de vida saludables perdidos
ajustados por discapacidad) por PM. (7)
Cada año disminuye nuestra calidad de vida debido a la disminución de la calidad
del aire, puesto que esta disminución es progresiva. Pero no sólo hay afectaciones
en el aire, también se afecta al ecosistema. Como ciudadanos y estudiantes
preocupados por esta situación que hemos decidido buscar una manera de
contribuir al cuidado del medioambiente y a la explotación de los recursos
naturales disponibles en nuestra ciudad para mermar el uso de los combustibles
fósiles que contaminan nuestro entorno
Es por ello, que surgió la idea de buscar alternativas para la utilización de las
energías renovables que están revolucionando al mundo, y concentrarlas en
satisfacer necesidades comunes de los estudiantes. Una de las necesidades
principales de los estudiantes, es la movilidad. Es por ello que Una de nuestras
alternativas sea crear un vehículo que utilice energía renovable, por medio de un
elemento de la naturaleza, el cual es el hidrógeno.

4. INTRODUCCION
El Hidrógeno, es una fuente de energía usada desde ya bastante tiempo en las
naves espaciales, esto es logrado por medio de una reacción química necesaria
para producir energía derivada del hidrógeno. La cual consiste en mezclarlo con el
oxígeno y generar solamente agua como residuo.
Si bien es cierto, que el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo y
que su uso en la generación de energía no contamina el ambiente, al emplearlo se
presentan dos problemas significativos, los cuales son: los métodos de obtención
del hidrógeno si contaminan el aire, además de que su almacenamiento no es
sencillo.
Actualmente varias instituciones al rededor del mundo han descubierto un
catalizador que contiene molibdeno y que, al entrar en contacto con el agua,
separa de manera sencilla el hidrógeno y el oxígeno. Dentro de sus características
se encuentra como un catalizador que no requiere de otras fuentes de energía, de
esta manera se obtiene energía limpia y no contaminante, a diferencia de otras
energías alternativas, como la eólica y la solar, este proceso de obtención de
hidrógeno se puede realizar en cualquier circunstancia medioambiental.
DESARROLLO
Puesto que, puede obtenerse de una diversa gama de métodos, el hidrógeno,
podría reducir los costos económicos y ambientales de los sistemas de energía.
Por otra parte, en áreas urbanas, a causa de la contaminación del aire, los costos
relacionados con la preservación de la salud son un problema creciente, tanto
para las sociedades desarrolladas como las que se encuentran en vías de
desarrollo. A largo plazo, el hidrógeno obtenido de fuentes renovables ofrece un
potencial de energía que sería sostenible en todos sentidos. El hidrógeno es un
portador de energía eléctrica y puede producirse a partir de una amplia variedad

5. de fuentes de energía tales como: el gas natural, el carbón, la biomasa, el agua;
así como de las aguas negras, de los residuos sólidos, llantas y desechos de
petróleo.
¿Qué es una celda de combustible?
En principio, una celda de combustible opera como una batería. Genera
electricidad combinando hidrógeno y oxígeno electroquímicamente sin ninguna
combustión. A diferencia de las baterías, una celda de combustible no se agota ni
requiere recarga. Producirá energía en forma de electricidad y calor mientras se le
provea de combustible. El único subproducto que se genera es agua 100% pura.
Una celda de combustible consiste en dos electrodos separados por un electrólito.
El Oxígeno pasa sobre un electrodo e hidrógeno sobre el otro. Cuando el
hidrógeno es ionizado pierde un electrón y al ocurrir esto, ambos (hidrógeno y
electrón) toman diferentes caminos hacia el segundo electrodo.
El hidrógeno, emigra hacia el otro electrodo a través del electrólito mientras que el
electrón lo hace a través de un material conductor. Este proceso producirá agua,
corriente eléctrica y calor útil. Para generar cantidades utilizables de corriente.
Las celdas de combustibles son "amontonadas" en un emparedado de varias
capas; son una familia de tecnologías que usan diferentes electrólitos y que
operan a diferentes temperaturas. Cada miembro de esa familia, tiende a ser más
apropiada para ciertas aplicaciones. Por ejemplo, las celdas de combustible de
membrana eléctrica polimérica han demostrado ser apropiadas para su aplicación
en autos, mientras que las celdas de combustible de carbonatos fundidos parecen
ser más apropiadas para uso con turbinas a gas.
Las celdas alcalinas utilizan hidróxido de potasio como electrólito, hasta hace poco
tiempo eran demasiado costosas para aplicaciones comerciales pero varias
compañías están examinando formas de reducir estos costos y mejorar la
flexibilidad en su operación. (5)
Un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero
se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el
reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce

6. electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno en contraposición
a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería.
Además, los electrodos en una batería reaccionan y cambian según cómo esté de
cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son
catalíticos y relativamente estables.
Las pilas de combustible, no contaminan. La razón se encuentra en que en vez de
quemar hidrógeno, el combustible que habitualmente utilizan, lo transforman en
electricidad. Por eso suponen una forma limpia de producir energía. Sin embargo,
el uso de las pilas de combustible ha estado muy limitado por lo difícil y caro que
resulta acceder a nuestras fuentes de hidrógeno: las grandes reservas
almacenadas en el interior del petróleo, el gas y el carbón.
Las pilas de combustible están constituidas por un conjunto de celdas apiladas,
cada una de las cuales posee un ánodo o electrodo negativo y un cátodo o
electrodo positivo, separados por un electrolito que facilita la transferencia iónica
entre los electrodos.
Cada una de las sustancias que participan en la reacción es alimentada a un
electrodo distinto. Así, el combustible, generalmente rico en hidrógeno, es
alimentado de forma continua al ánodo, y el oxidante, normalmente el oxígeno del
aire, al cátodo. Allí los reactivos se transforman electroquímicamente, de acuerdo
con las semi-reacciones:
Figura#1: Procesode separación
Hidrógeno-Oxígeno

7. Se genera de esta forma una corriente eléctrica entre ambos electrodos que, a
diferencia de lo que ocurre en una pila o batería convencional, no se agota con el
tiempo de funcionamiento, sino que se prolonga mientras continúe el suministro de
los reactivos.
El rendimiento de la reacción viene determinado por la ecuación de Nernst:
ΔG = ΔGo + RTlnQ
Donde Eo (1.229 V) es el potencial estándar, R la constante de los gases (8.31
J/Kmol), T la temperatura absoluta (K) y F la constante de Faraday (96.480
J/Vmol).
El rendimiento real de la pila puede calcularse considerando las siguientes
pérdidas:
- polarización por concentración
- polarización por activación
- polarización óhmica
Dependiendo del tipo de pilas de combustible, se obtienen eficacias entre un 35 %
hasta un 60 %. El problema actual, reside en la duración de las pilas y en los
costos. Aunque las pilas de combustible se conocen hace más de 150 años, sólo
en las últimas dos décadas han sido reconocidas como una de las tecnologías
más prometedoras de producción de energía. (4)
Los sistemas de pilas de combustible se caracterizan por sus reducidas
emisiones. Si solo se utiliza hidrógeno (derivado de fuentes renovables) como
combustible en las celdas, se obtendrá vapor de agua y electricidad. La utilización
de hidrocarburos para la producción de hidrógeno eliminaría prácticamente las
emisiones de óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono. Considerando que sus
eficacias son potencialmente superiores a las de los motores de combustión
interna, las emisiones de dióxido de carbono se verían además reducidas.
Las pilas de combustible pueden ofrecer la respuesta a diversos requerimientos
energéticos. La eficacia de estos dispositivos no depende del tamaño como
sucede en otros sistemas energéticos. Este hecho permite su aplicación en
sistemas de energía miniaturizados y portátiles. Su eficacia es potencialmente

8. superior a cualquier otro sistema, haciéndolas particularmente atractivas para
aplicaciones estáticas de alta o baja energía.
Además, las celdas de combustible suponen actualmente una esperanza real
dentro del mercado del transporte.
Conclusión:
La creación de un vehículo amigable con el medio ambiente nos proporcionará
una nueva visión de cómo es que deben de funcionar los vehículos del futuro. Lo
que sustentará ésta idea, es la nueva generación de vehículos que se
comenzarán a producir en el futuro.
El vehículo ecológico, representa una valiosa alternativa amigable con el medio
ambiente en el área de la movilidad para los usuarios, estos serán los
beneficiados en cuanto al valor monetario ahorrado en combustibles fósiles, de la
misma manera ahorro en impuestos como la verificación o las limitantes de
circulación como los denominados “hoy no circula”.
En cuanto a la metodología empleada para el desarrollo de esta tecnología de
este trabajo de investigación, se puede decir que por medio de la creación de
celdas de combustible se definieron los aspectos fundamentales para crear las
bases que sustentan la posibilidad de la creación de un vehículo ecológico.
Con respecto a la creación de celdas de combustible, cabe destacar que es una
buena alternativa para moldear las bases del vehículo ecológico, Ya que ésta será
la base primordial para el desarrollo del vehículo ecológico, estableciendo los
lineamientos teóricos necesarios para identificar con exactitud cuál será el método
a emplear para la realización de nuestro vehículo; de forma que la transición de
los conocimientos teóricos nos dé un enfoque general a lo que estamos
destinados a hacer.
La gran contaminación generada por el parque vehicular es un problema a
considerar hoy en día, lo que hace que celdas de combustible sean una
herramienta muy viable y amigable con nuestro medio ambiente: también, la
reacción química generada por ésta sólo genera agua 100% pura en vez de gases

9. dañinos; además, no se agota por lo tanto no necesita conectarse a una fuente
energía para su funcionamiento. En cuanto a la reacción química empleada se
puede decir que Genera electricidad combinando hidrógeno y oxígeno
electroquímicamente sin ninguna combustión.
La implementación de esta nueva tecnología generará cambios significativos para
el medio ambiente, ya que por medio de esta herramienta se mostrará como una
nueva forma de movilidad que oferte: confort, economía y cuidado al medio
ambiente.
Referencias:
1. Bayod Rujula, A. y Arroyo García, J. (2008).Fundamentos de sistemas
eléctricos. 1st ed. Zaragoza: Prensas Universitarias de Zaragoza.
2. BOLUFER MAYANS, P. (2017). CÉLULA DE COMBUSTIBLE SIN
PLATINO Pasos para la búsqueda de una solución. DYNA ENERGIA Y
SOSTENIBILIDAD, 6(3), pp.0-0.
3. Díaz Velilla, J. (2015). Sistemas de energías renovables. 1st ed. Madrid:
Paraninfo.
4. Madrid Cenzano, A. (2015).Formación profesional en energías renovables.
1st ed. Madrid: Madrid Vicente.
5. Madrid Cenzano, A. (2015).Manual técnico del cambio climático y las
energías renovables. 1st ed. Madrid: AMV.
6. Madrid Vicente, A. (2009).Energías renovables. 1st ed. Madrid: AMV
7. Magali Hurtado, 2015 Instituto Nacional de salud pública.