Este documento describe la producción de hidrógeno a partir de energía solar. Explica que el hidrógeno es un portador de energía ideal para reemplazar los combustibles fósiles debido a que su combustión solo produce agua. Luego describe varios métodos para producir hidrógeno solar, enfocándose en el método fotoelectroquímico que usa una celda electroquímica de TiO2 y Pt para separar el agua en hidrógeno y oxígeno usando solo la luz solar. Finalmente, explica cómo el hidrógeno producido

1. Producción de hidrógeno a
partir de energía solar
Represa Soledad
Etchegoyen Agustina
Tecnologías Ecocompatibles
2012

2. Introducción

3. •El mayor porcentaje de energía
eléctrica (84%) que se consume
mundialmente proviene de la combustión
térmica de combustibles fósiles.
•Sólo el 25 % de la energía primaria
se usa como electricidad y el 75 %
restante como combustible
•Desde la crisis petrolera de 1973, se
ha avanzado considerablemente en la
búsqueda de fuentes alternativas de
energía
“Se requiere una importante reestructuración
del sistema energético”

4. •Primer Objetivo
Interés en desarrollar métodos de conversión directa de energía
desde sus formas primarias a electricidad y que no produzca
contaminación medio ambiental
•Segundo Objetivo
Las energías primarias renovables deben usarse tanto para generar
electricidad como para manufacturar combustibles
“Es en este escenario y de cara a un futuro basado en un
desarrollo sustentable, es donde aparece el hidrógeno como
portador de energía, combustible ideal para el reemplazo de los
combustibles fósiles”

5. El Hidrógeno como alternativa

6. Ventajas del Hidrógeno
•Se encuentra en abundancia en la naturaleza
•Almacena mayor cantidad de energía por unidad de peso que cualquier otra sustancia
•Su combustión produce agua
•Es fácilmente transportable por tuberías
•Se puede usar directamente en quemadores o motores produciendo calor por combustión
limpia
•Convierte directamente su energía química en electricidad en dispositivos electroquímicos,
conocidos como celdas de combustible, en un proceso de alta eficiencia

7. ENERGÍA ÚTIL
Almacenamiento
Combustión de H2
y transporte de H2
agua
O2
Producción de H2 Medio
Ambiente
agua
Energía O2
Primaria
Ciclo del H2

9. Almacenamiento

10. Almacenamiento
El almacenamiento puede
darse como:
•Hidrogeno comprimido
(gas o líquido)
•En estructuras sólidas
•Como hidruros en
aleaciones metálicas

11. Producción

12. Métodos de Producción
•Proceso electroquímico
•Proceso termoquímico
•Proceso químico
•Proceso fotoquímico
•Proceso fotocatalítico
•Proceso fotoelectroqímico
•Proceso fotobiológico

13. Producción de hidrógeno a
partir de energía solar

14. ¿Por qué Hidrógeno Solar?
•Es la manera ideal de generación de energía
•Se presenta como una manera adecuada de almacenar en forma de energía química,
la energía procedente del sol
•El hidrógeno solar es un portador de energía limpia sin pérdidas de almacenamiento y
de bajas pérdidas por transporte
•Es ecológicamente responsable a lo largo de toda su cadena de conversión de energía
•Combina las ventajas de hidrocarburos (capacidad de almacenamiento y facilidad de
transporte) con las ventajas de la energía solar (aceptabilidad ecológica, renovabilidad
y bajo riesgo)

15. Métodos de Producción de Hidrógeno Solar

16. Fotoelectroquímica

17. •Sistema integral de producción de
hidrógeno a partir de la
fotoelectroquímica

18. “En una celda electroquímica la energía proporcionada en forma de
luz genera las reacciones químicas”
•Están constituidas por:
– electrodo semiconductor de TiO2
– electrodo de Pt
– solución de Na2SO4
•Las semiceldas se unen por un vidrio poroso que hace las mismas funciones
que un puente salino
H2O + 2 fotones (hv) → ½ O2 + H2

19. •El proceso se inicia con la generación de pares electrón-hueco en la
partícula del semiconductor

20. 1. Al ser iluminado, el semiconductor de TiO2
actúa como fotoánodo y se llevan a cabo dos
reacciones:
•Formación de dos pares electrón-hueco
n-TiO2 + 2 fotones 2(e-) + 2 huecos (p+)
• Oxidación del agua:
2p+ + H2O ½ O2 + 2protones(H+)
2. En el electrodo de platino
Reducción de los protones, liberándose hidrógeno:
2 e- + 2 H+ H2
El sulfato de sodio presente en la solución no interviene en la reacción y sirve tan sólo
para disminuir la resistencia de la celda al paso de cargas

21. Ya tenemos el H2
¿y ahora?

22. •La conversión electroquímica de la
energía química en eléctrica se
realiza en reactores denominados
celdas de combustibles
•Donde se establece una diferencia
de potencial entre los electrodos,
constituidos por materiales porosos,
produciendo un flujo de electrones
Celdas de combustible

23. •Las celdas de combustible
de hidrógeno/oxígeno
emplean la tecnología de
membrana de intercambio
de protones, con la cual se
alcanzan eficiencias de
conversión y densidades de
potencia alta
PEM Proton Exchange Membrane

25. En la práctica…

26. Propiedad de Mike Strizki ubicada en Nueva Jersey
Sistema íntegramente solar
que proporciona a la vivienda
todas las comodidades para
la calefacción, aire
acondicionado, electricidad e
inclusive permite la
producción de hidrógeno que
se almacena en tanques de
contención para
posteriormente ser utilizado
como combustible

27. ¡MUCHAS GRACIAS!
Soledad Represa
Agustina Etchegoyen