En este documento podrán encontrar algunas cosas relacionadas a los motores de hidrógeno, su funcionamiento y cómo obtienen el hidrógeno.

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ALUMNO: ARELLANO CEBALLOS DENÍ CONCEPCIÓN
MATRÍCULA: 201423465
COLEGIO: INGENIERÍA INDUSTRIAL
MATERIA: DHTIC
HORARIO: 1:00 – 2:00PM
FECHA: 17 DE MARZO DE 2016

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Contenido
Resumen............................................................................................................................... 4
INTRODUCCIÓN..................................................................................................................... 5
Motores de hidrógeno en autos ...................................................................................... 6
¿Qué es un motor de hidrógeno? ........................................................................................... 6
¿Cómo funciona un motor de hidrógeno?............................................................................... 6
Partes de un motor de hidrógeno........................................................................................... 7
Obtención del hidrogeno ....................................................................................................... 8
Problemas con el motor de hidrógeno.................................................................................... 9
Ventajas y desventajas del motor de hidrógeno .....................................................................11
Funcionamiento de los motores de gasolina y diésel...............................................................12
Impacto de los motores de gasolina y diésel en el ambiente....................................................12
Desventajas del motor de gasolina ........................................................................................13
¿Por qué utilizar motores de hidrógeno?(conclusión).............................................................13
Referencias..........................................................................................................................14

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Resumen
El automóvil ha pasado por muchos cambios exteriores e interiores incluso en partes
del motor, combustibles y funcionamiento mecánico.
Actualmente el sistema más utilizado en los autos es el motor a diésel y gasolina
sin embargo en los últimos años la humanidad se ha preocupado y tomado una
pauta en el impacto ambiental, por lo que se han propuesto modelos sustentables
de varias cosas, entre ellas los coches impulsados a través del motor de hidrógeno
y aunque fue hecho pensando en no afectar el medio ambiente, existen evidencia
de que en la extracción de hidrógeno se genera un distinto tipo de contaminación,
la cuestión es ¿quién contamina menos?.

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INTRODUCCIÓN
El hidrógeno es un elemento ligero, básico y ubicuo en el universo y cuando se
utiliza como fuente de energía este se convierte en un combustible eterno y como
no contiene un solo átomo de carbono, no emite dióxido de carbono. El hidrógeno
se ubica a lo largo y ancho del planeta, en el agua, en los combustibles fósiles y en
los seres vivos. Pero inusualmente aparece en estado libre en la naturaleza por eso
debe ser extraído de fuentes naturales.
En las siguientes páginas se mostrará información sobre los motores de
hidrógeno, su funcionamiento pero sobre todo su impacto ambiental, sus ventajas
y desventajas comparándolo con el motor diésel, también se explicará el proceso
por el cual se obtiene el hidrógeno.

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Motores de hidrógeno en autos
¿Qué es un motor de hidrógeno?
El hidrógeno posee mayor potencia en relación energía/ peso que cualquier otro
combustible, y también produce poca o nula contaminación, ya que sólo expulsa
vapor de agua en su combustión.
Debido a esto, varias personas consideran esta solución tecnológica eficaz
para los motoristas y conductores que se ven molestos por la crisis. El
perfeccionamiento de esta técnica supondrá el ahorro de miles y miles de toneladas
de combustible fósil, pero esto no es cuestión de suerte, sino que necesitará
muchísima inversión para conseguir la precisión y estabilidad necesaria.
Reconocidos fabricantes están trabajando en modernos modelos que
involucran motor de hidrógeno (Honda FCX, BMW 745H, Nissan X-Trail FCV,
Toyota HighLander FCHV, Opel Zafira Hydrogen 3 o Mercedes Clase B Fuel Cell).
La mayoría de ellos siguen un patrón similar. El motor eléctrico colocado
debajo del capó, recibe la alimentación desde las células de combustible, que
generan electricidad al mezclarse con el hidrógeno que contiene el depósito de
combustible y el oxígeno del aire. Únicamente se genera como residuo de esta
reacción vapor de agua.
Una celda combustible es un generador que basa su funcionamiento en
procesos químicos para generar energía al combinar el hidrógeno más oxígeno. La
célula de combustible produce corriente eléctrica como una batería, pero
contrariamente a ésta, nunca se descarga mientras se disponga de combustible en
el depósito de hidrógeno. Una célula de combustible es silenciosa, limpia y eficiente.
¿Cómo funciona un motor de hidrógeno?
El diseño del motor de hidrógeno es básicamente el mismo que el de un motor de
gasolina, es un motor que tiene pistones, válvulas y demás sistemas pero se
impulsa con hidrógeno.

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Estos motores permiten aprovechar características especiales que presenta
el hidrógeno como combustible, y que es la alta velocidad de llama en flujo laminar.
Un elevado número de octanos efectivo, que no aporta ninguna toxicidad y no llega
a formar ozono.
Por lo tanto, con un correcto diseño se consigue un motor con un rendimiento
energético mayor que el equivalente en gasolina y totalmente ecológico.
La elevada cantidad de octanos permite aumentar la relación de compresión
que redundará en un aumento del rendimiento energético, mientras que la alta
velocidad de llama en flujo laminar ayuda a la reducción de las emisiones de NO,
pues es posible emplear dosados muy bajos, tan bajos que han llegado al 0,2.
Gracias a esto es posible aumentar el rendimiento entre el 25 y el 30% con respecto
a los motores equivalentes en gasolina
Pese a que es el primer elemento de la tabla periódica, obtener hidrógeno
y depositarlo en estado líquido conlleva una gran complejidad tecnológica. A esto le
sumamos la falta de estructura para el repostaje convencional del mismo, que a
pesar de ser similar a las estaciones de servicio habituales, su extensión en el mapa
de carreteras es sumamente limitada. Las llamadas hidro-gasolineras están
preparadas para alimentar solo dos clases de motores:
1. Los motores de hidrógeno de combustión interna
2. Los motores eléctricos con celdas de hidrogeno de combustible
Partes de un motor de hidrógeno
Los motores de hidrógeno están compuesto de dos partes
1. Una primera parte sería la formada por las células de combustible o pila
de combustible que hacen que se produzca electricidad a partir del hidrógeno,
2. La segunda parte es el motor eléctrico que genera el movimiento del coche.
Las células de combustible o pilas de combustible, son el elemento
fundamental de un vehículo de hidrógeno, pues es el elemento de almacenamiento
y transporte de la energía limpia de estos motores que no emiten ningún tipo de

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residuo ni gas contaminante. Funciona de manera similar a una batería
convencional.
Están conformadas por un cátodo y un ánodo, separadas por una
membrana central. Cuando el hidrógeno llega a la membrana se produce una
reacción química. Al producirse esta reacción química, el hidrógeno se divide en
dos, electrones cargados negativamente y iones de hidrógeno con carga positiva.
Es ahí cuando los iones positivos se desplazan por la membrana y los
electrones también, provocando una corriente eléctrica que hace que el motor se
mueva. Los iones de hidrógeno al combinarse con el oxígeno forman el agua
que sale por el tubo de escape.
Actualmente las pilas de combustible tienen una muy buena eficiencia
energética, siendo capaces de obtener 2 kw por litro o kg de combustible. Esto
se ha conseguido gracias a la conexión en de hasta 200 células simples en serie,
que son de 1 v. cada una, y que transforman las variaciones de presión en
variaciones de intensidad de corriente logrando que la potencia llegue al rotor.
Obtención del hidrogeno
El hidrógeno se encuentra junto a varias moléculas que actualmente se encuentran
en la naturaleza, pero le falta un proceso de extracción que incluye los siguientes
métodos:
1. Electrolisis. (Se define como un proceso en el que el paso de la corriente
eléctrica a través del agua o de un electrolito fundido, da como resultado una
reacción de oxidación o descomposicióndel líquido. Este puede combinarse

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de manera fácil con las energías renovables y así producir hidrógeno (H2) a
partir de fuentes renovables.
2. Reformado. (El reformado con vapor es muy utilizado en el mundo para
generar hidrógeno a partir de hidrocarburos, los materiales de alimentación
se transforman endotérmicamente con vapor de agua en hidrógeno
mediante reactores tubulares catalíticos.)
3. Gasificación. (Se presenta como una opción en alza, pues emplea un
residuo para la transformación y no materia prima química como el
procedimiento clásico)
4. Ciclos termoquímicos. (Disociar la molécula de agua a través de energía
solar térmica para producir tiene un porcentaje de viabilidad del 65 y el 80%.)
5. Producción biológica (consiste en producir hidrógeno por procesos
metabólicos de bacterias o algas a partir de la luz solar y carbono)
Problemas con el motor de hidrógeno
Nada es fácil a la hora de acoplar los motores de hidrógeno bajo el capó de los
autos. Pese a ser el átomo más simple, el hidrógeno no abunda en la naturaleza
como elemento en individual, este debe fabricarse.
En los últimos años han surgido distintos métodos que permiten producir
hidrógeno de una manera eficiente, con un control mayor de las emisiones y a un
precio razonable y viable. Sin duda esto hace que el hidrógeno compita
directamente con los combustibles fósiles que son más abundantes y adaptados
desde hace años a todos los vehículos.
Sin embargo los obstáculos no terminan ahí. La inexistente infraestructura
para producir hidrógeno, así como para el transporte y almacenamiento del mismo,
hace que la economía del hidrógeno aun esté flagelando frente grandes empresas
de explotación de combustibles fósiles.
Hablando del almacenamiento, el hidrógeno no daría problemas a la hora de ser
implantado en tanques especiales de las gasolineras. Pero sí puede dar problemas
en los vehículos, pues el espacio para su abastecimiento es mucho más reducido.

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El uso de hidrógeno para impulsar los vehículos se enfrenta al problema de la
autonomía. Su baja densidad energética por unidad de volumen genera que la falta
de depósitos de combustible mucho más grandes que los convencionales, siendo
esto esencial para proporcionar la misma autonomía que los vehículos de gasolina
o diésel.
Para solucionar estos problemas, algunas compañías optaron por diseñar
depósitos de combustible con sistemas de presurizado o licuado. Las dos ideas son
buenas, aunque se tendría que cambiar todo el procedimiento de repostaje y
además solucionar problemas de seguridad.
Son muchos menos obstáculos los que podemos encontrar en cuanto a la
producción del hidrógeno, ya que son los mismos reactores nucleares los que
pueden aprovechar su calor para realizar la descomposicióntermoquímica del agua.
Siendo este es uno de los procesos de producción de hidrógeno más limpios que
existen además de que el precio asociado a la producción del hidrógeno es muy
bajo.
“El hidrógeno se produce masivamente a partir de combustibles fósiles
mediante el reformado del gas natural, un proceso que genera muchísimo CO2”
(Juan Carlos Guillermo Calleja)
Producir hidrógeno por medio de energías renovables sería tan costoso que
nadie querría un automóvil que trabaje con un combustible tan caro.
Para Daniel Lacalle especialista en economía y energía, el empleo de
combustibles fósiles en la producción de hidrógeno no es un problema. “El impacto
positivo de estos vehículos es mucho mayor que el negativo, porque reduce la
demanda de petróleo y las emisiones” mencionó.
Aunque los coches con pila de hidrógeno también contaminan siguen siendo
mucho más limpios que los de diésel y gasolina. Si se utilizaran en las grandes
ciudades, las libraría de las grandes emisiones de CO2 que produce el tráfico actual,
un problema acuciante en grandes ciudades como Londres, Madrid y París.

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Si se popularizan estos combustibles existiría un gran beneficio para la salud
en la población, sin embargo Calleja asegura que el problema sólo sería trasladado
a otro lado del planeta. “La ciudad sería más limpia, pero el planeta no”
Aún mencionado lo anterior Lacalle defiende que, aunque la generación de
hidrógeno no sea la más limpia, “no tiene un impacto mayor que el petróleo”.
Además, se asegura que en el caso optimista de que coches como el Mirai tengan
una penetración del 1%, la producción mundial de hidrógeno no aumentaría más de
un 0,3%, porque actualmente ya existe una sobreproducción
Ventajas y desventajas del motor de hidrógeno
VENTAJAS
 El hidrógeno es un combustible extraído de un recurso muy abundante e
inagotable en el mundo (el agua)
 La hacer combustión el hidrógeno con el aire resulta una combustión limpia,
evitando de esta manera la contaminación del medio ambiente.
 Los residuos de la combustión son en su mayoría vapores de agua y estos
son productos no contaminantes.
Las razones por las que se considera limpia la combustión del son las siguientes:
 Los únicos productos de la combustión del hidrógeno con aire son el vapor
de agua y residuos insignificantes donde la máxima temperatura es limitada.
Algunos óxidos como esos de nitrógeno son creados a muy altas
temperaturas de combustión (2000 °C) pero afortunadamente la temperatura
de auto ignición del hidrógeno es únicamente de 585 °C
 Una máquina de combustión interna que utiliza hidrógeno como combustible
puede ajustarse para que la emisión de NO sea 200 veces menor que la de
los vehículos existentes actualmente. Una manera práctica para controlar la
temperatura de combustión es inducir el agua a la mezcla de hidrógeno y de
aire. Con la inyección de agua, el escape de los vehículos manejados con

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hidrógeno es simplemente vapor de agua que regresa a la atmósfera sin
contaminar el aire ni produciendo lluvia ácida
DESVENTAJAS
 Como el hidrógeno no es un combustible primario entonces implica un gasto
para su obtención.
 Requiere de sistemas de almacenamiento caros y que aún están poco
desarrollados en esas cuestiones
 Genera un elevado gasto de energía en la licuefacción del hidrógeno.
 El precio del hidrógeno puro es elevado
Funcionamiento de los motores de gasolina y diésel
Los motores de combustión interna pueden ser de dos o de cuatro tiempos, siendo
los motores de gasolina (cuatro tiempos los más comúnmente utilizados en los
coches o automóviles) son utilizados también para muchas otras funciones en las
que se emplean como motor estacionario.
Los cuatro tiempos del motor a gasolina son: Admisión, compresión,
explosión y escape
Impacto de los motores de gasolina y diésel en el ambiente
Los más de quinientos millones de automóviles que existen en la tierra consumen
un promedio de 2 galones de combustible por día y cada galón de combustible
produce 20 libras de dióxido de carbono al aire.
El impacto ambiental de los motores de combustión interna, está muy
relacionado con un problema social emergido por la utilización creciente del mismo
(la reducción de los niveles de emisión de sustancias tóxicas y de los llamados
gases de invernadero además la reducción de los niveles de ruido)

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Como dato importante se sabe que un galón de aceite de auto puede contaminar
hasta dos millones de galones de agua así que deberíamos utilizar las vías
adecuadas para depositar el aceite de nuestros autos.
Desventajas del motor de gasolina
Los motores de gasolina producen muchas más emisiones de dióxido de carbono
en comparación con los motores diésel y por supuesto los motores de hidrógeno.
Los motores de gasolina y otros motores que queman combustibles fósiles
también producen más gases de efecto invernadero, como gran ejemplo está el
óxido de nitrógeno, que los motores que utilizan fuentes alternativas de combustible.
¿Por qué utilizar motores de hidrógeno? (conclusión)
Después de valorar el funcionamiento y el impacto ambiental de los motores de
gasolina e hidrogeno sin duda me queda claro que aunque haya muchas cosas por
mejorar en el funcionamiento de los motores a hidrógeno su impacto es mucho
menor que el del motor actualmente utilizado y que con el tiempo la tecnología para
esta propuesta, será cada vez más refinada y menos dañina al ambiente.
Si se logra el perfeccionamiento de esta técnica existirá un ahorro de miles y
miles de toneladas de combustible fósil, pero esto necesitará demasiada inversión
para lograr la precisión y estabilidad necesaria.

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Referencias
1. Aguer,M. (2007). EL HIDRÓGENO Fundamentode unfuturoequilibrado,España:Díazde
Santos,S. A.
2. Ferrer,S.(18 de diciembre de 2015). el confidencial.Recuperadoel 20 de febrerode 2016,
de el confidencial:http://www.elconfidencial.com/tecnologia/2014-12-18/el-lado-oscuro-
del-coche-de-hidrogeno_592282/
3. Marta, M. (17 de febrerode 2016). el progreso.Recuperadoel 20 de febrerode 2016, de
el progresogalicie:http://elprogreso.galiciae.com/noticia/5055147cuatro-institutoa-
presentan-en-pastoriza-un-coche-con-motor-de-hidrogeno1