El presente proyecto está relacionado con la ingeniería mecánica

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA ESTATAL DE QUEVEDO
SISTEMA NACIONAL DE ADMISIÓN Y NIVELACIÓN
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
PROYECTO INTERGRADOR DE SABERES (PIS)
TEMA:
Análisis del hidrógeno para el funcionamiento en motores de combustión interna
como alternativa al combustible fósil utilizado en los automóviles en el país.
AUTORES:
Pincay de la Rosa Jair.
Gavilanes Martínez Geisson.
Zumba Cagua Charles.
Cedeño García Acxel.
Alcívar Arévalo Duwan.
COORDINADOR DEL PROYECTO:
Lcdo. Jimmy Cedeño.
TUTOR:
Msc. Isabel Badillo.
CURSO:
V 3.
Quevedo- Los Ríos – Ecuador
2015

2. 2
Resumen ejecutivo
La energía es el principal recurso del Universo; en efecto, la humanidad ha buscado sin
descanso fuentes de energías renovables para sacar provecho en sus necesidades diarias, con
el afán de remplazar los derivados del petróleo porque son contaminantes y limitados.
Actualmente se están tomando en cuenta la obtención de energías a partir de fuentes
renovables, sustentables y sostenibles para el reemplazo del combustible actual, como es el
caso del hidrógeno.
Obtener energía a partir del hidrógeno parece ser la mejor opción, debido a que es un recurso
que excede en el medioambiente y resulta ser totalmente ecológico si el medio por el que se
lo sintetiza es amigable con el ambiente. Además manifiesta gran durabilidad durante su
utilización.
El hidrógeno es más explosivo que los combustibles fósiles y puede ser usado en los motores
actuales de combustión interna. La estructura del motor de hidrógeno es casi la misma que la
de los motores convencionales, sólo que en vez de utilizar gasolina como combustible usa el
hidrógeno, consiguiendo un mejor rendimiento energético mucho mayor que la gasolina y
siendo, en su gran mayoría, ecológico.
Para conseguir el hidrógeno varía de acuerdo al medio por el que se lo quiera sintetizar; es
decir, se puede obtener el hidrógeno a partir de biomasas, por medio de electrólisis, y a través
de la producción termoquímica de alta temperatura. Considerando a la electrólisis como el
procedimiento más limpio y almacena una gran pureza de hidrógeno.
La combustión interna con hidrógeno presenta diversos beneficios en la rentabilidad del
motor y el cuidado del medio ambiente porque es un combustible limpio. No se impregnan
moléculas de carbón dentro de los cilindros ni en las bujías de los motores que lo presente. Se
emane por el tubo de escape casi en su totalidad moléculas de agua, beneficiando de esta
manera el Plan Nacional del Buen Vivir que presenta el actual gobierno, para mejorar la
calidad de vida.

3. 3
ÍNDICE
Resumen ejecutivo........................................................................................................... 2
CAPÍTULO I................................................................................................................... 5
1. Introducción ................................................................................................................ 5
1.1. Antecedentes del problema. .................................................................................... 5
1.2. Situación problémica ............................................................................................... 6
1.3. Planteamiento del problema. .................................................................................. 7
1.4. Objetivos................................................................................................................... 8
1.4.1. Objetivo general de la investigación. ...................................................................... 8
1.4.2. Objetivos específicos de la investigación. .............................................................. 8
1.5. Tareas de investigación............................................................................................ 9
1.6. Justificación.............................................................................................................11
CAPITULO II ................................................................................................................12
2. Desarrollo....................................................................................................................12
2.1. Recursos energéticos convencionales del planeta Tierra ....................................12
2.1.1. Petróleo..............................................................................................................12
2.1.1.1. Destilación fraccionada del petróleo. ...............................................................13
2.2. Explotación Petrolera en el Ecuador.............................................................14
2.2.1. Evolución de la Producción Nacional de Petróleo y Precios. ...........................14
2.2.2. Reservas del Ecuador ........................................................................................16
2.2.3. Situación ambiental en el Ecuador. ...................................................................17
2.3. Concepto y tipos de energías renovables ..............................................................18
2.4. Energía del hidrógeno.............................................................................................19
2.5. Motor de hidrógeno ................................................................................................20
2.5.1. Tipos de motor de hidrógeno. ...........................................................................20
2.5.1.1. Motores eléctricos con celdas de hidrógeno de combustible............................21
2.5.1.1.1.Partes de un motor de hidrógeno......................................................................21
2.5.1.2. Motores de hidrógeno de combustión interna...................................................22
2.6. Forma de producción del hidrógeno ....................................................................26

4. 4
2.6.1. Producción de hidrógeno a partir de biomasa. .......................................................26
2.6.2. Producción de hidrógeno a partir de energía solar. Producción de hidrógeno
por medio de electrólisis. .................................................................................................30
2.6.3. Producción termoquímica de alta temperatura de hidrógeno. ...............................30
2.7. Almacenamiento de hidrógeno.......................................................................31
2.7.1. Almacenamiento del hidrógeno en estado gaseoso. ..............................................31
2.7.2. Almacenamiento del hidrógeno en estado líquido. ................................................31
2.7.3. Almacenamiento del hidrógeno en sólidos. ...........................................................32
2.8. Transporte y distribución...............................................................................33
2.9. Costos de producción del hidrógeno..............................................................33
2.10. Beneficios de los vehículos con motor de combustión interna
impulsados por hidrógeno.............................................................................................34
2.11. Planteamiento de conjetura o hipótesis...............................................................36
2.11.1. El crudo ecuatoriano es limitado y es la principal causa de la
contaminación ambiental. ................................................................................................36
2.11.2. La estructura de los vehículos con motores de combustión interna
impulsados por hidrógeno permite una mayor potenciación reflejada en el
movimiento de los automóviles…… ...............................................................................36
2.11.3. El hidrógeno usado como fuente de energía en los motores de
combustión interna son amigables con el medio ambiente y por ende contribuiría
con el Plan Nacional del Buen Vivir en el país. ..............................................................37
CAPÍTULO III...............................................................................................................38
3. Conclusiones ....................................................................................................38
BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................39
LINKOGRAFÍA ............................................................................................................40
ANEXOS.........................................................................................................................41

5. 5
CAPÍTULO I
1. Introducción
1.1. Antecedentes del problema.
En épocas prehistóricas se recurría al fuego; en la Edad Media se construían molinos que
aprovechaban la fuerza del viento y del agua para la molienda del trigo; y, tras la Revolución
Industrial, los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) han sido los verdaderos
artífices del desarrollo económico y social que actualmente disfrutamos. Pero el verdadero
motor de la sociedad lo han constituido en realidad los combustibles fósiles (Velilla Díaz,
2015).
La última década es histórica para la producción y los ingresos petroleros en el Ecuador. En
el país la producción de 392.110 barriles diarios (bppd) en 2002 alcanzó un pico de 535.680
bppd en 2006. En el récord histórico de precios de 2008, el país produjo un promedio de
504.940 bppd, beneficiándose directamente de este incremento (AIHE, 2012).
Otro hecho es que las exportaciones se han mantenido en los 120 millones de barriles por año
y la participación de las empresas privadas en esta actividad fue reemplazada por las
empresas del Estado y la Secretaría de Hidrocarburos (SHE) (AIHE, 2012).

6. 6
1.2. Situación problémica
Según cifras oficiales, Ecuador tiene reservas para 11 años de producción de crudo,
considerando sólo los campos actualmente en operación. A esto se deben sumar las reservas
que no están en producción, que aportarían de 8 a 9 años adicionales. El Ecuador tiene
reservas actuales para unos 20 años (AIHE, 2012).
Los gases contaminantes básicamente son emitidos a la atmósfera. Como es el caso de los
motores de combustión interna impulsados por combustibles fósiles mal quemados,
consecuentemente liberan moléculas de monóxido de carbono, nitrógeno, óxido de azufre y
otros enemigos del medio ambiente si no se estima que sean los principales causantes de una
mayor contaminación a nivel global.
El Ministerio del Ambiente (2013) afirma que: “Según la Comisión Económica para
América Latina y el Caribe (CEPAL), Ecuador emite 1.9 toneladas métricas de CO2”; sin
embargo, el país presenta un plan nacional del Buen Vivir para disminuir y evitar mayor
contaminación.
Es por este motivo que en la actualidad, las nuevas tecnologías y otros recursos que son
naturales, permiten que tengamos algunas expectativas en relación a posibles candidatos a
remplazar el petróleo. Uno de ellos es el hidrógeno ya que actúa sobre los vehículos como si
estos fueran eléctricos (Erenovable, 2015).
El hidrógeno es una fuente de energía limpia, sostenible y por tanto respetuosa con el medio
ambiente, puesto que las emisiones que producen es agua, en vez de CO2, que son los gases
contaminantes que emiten los vehículos con motores convencionales (Cocheseco, 2015).

7. 7
1.3. Planteamiento del problema.
A causa de que el petróleo es un producto no renovable y en vista de que nuestro país tiene
un futuro petrolero no mayor a 20 años, de acuerdo con los datos oficiales de reservas de
crudo, se analizan alternativas que influyan al reemplazo del combustible fósil utilizado en
los vehículos de transporte en Ecuador.
La consecuencia es la explotación y exportación del crudo ecuatoriano a diversos países, y la
contaminación que producen estos combustibles fósiles derivados del petróleo
(principalmente la gasolina y el diesel) con respecto al medio ambiente.
Que información deberíamos saber:
¿Cuáles son los efectos negativos que ocasionan los combustibles fósiles derivados del
petróleo?
Problema:
¿Cuál es la mejor alternativa (relacionada al Buen Vivir) para reemplazar el combustible fósil
que se utiliza en los automóviles en Ecuador?

8. 8
1.4. Objetivos.
1.4.1. Objetivo general de la investigación.
 Analizar el hidrógeno, como alternativa de combustible que se utiliza para los
automóviles en el Ecuador, mediante una investigación exhaustiva de avances
científicos para relacionarlo a los lineamientos especificados en el Buen Vivir.
1.4.2. Objetivos específicos de la investigación.
 Investigar las posibles causas de la desaparición del crudo ecuatoriano y las
consecuencias que genera el uso de los combustibles fósiles en los motores de
combustión interna.
 Detallar la estructura y funcionamiento de los vehículos con motores de
combustión interna propulsados con Hidrógeno.
 Determinar los beneficios que presentan los vehículos con motores de
combustión interna de hidrógeno, con relación al Buen Vivir.

9. 9
1.5. Tareas de investigación.
PROYECTO INTEGRADOR DE SABERES
Tema: Uso del hidrógeno para el funcionamiento en motores de combustión interna
como alternativa al combustible fósil utilizado en los automóviles.
Equipo: Grupo 7
Tareas de
investigación
Fecha de
cumplimiento
Responsable Observaciones
Antecedentes de la
problemática
02/07/2015
Gavilanes Martínez
Geisson y Zumba
Cagua Charles.
Situación
problemática
02/07/2015
Pincay de la Rosa
Jair y Alcívar
Arévalo Duwan.
Planteamiento del
problema
07/07/2015
Pincay de la Rosa
Jair.
Objetivo General
de la Investigación
07/07/2015
Pincay de la Rosa
Jair y Cedeño
García Acxel.
Consulta a
profesional
capacitado para
sugerencias de la
elaboración del
proyecto.
10/07/2015
Todos los
integrantes del
grupo
Tareas de
Investigación
12/07/2015
Cedeño García
Acxel.
Revisión y
corrección del
proyecto por parte
del docente
14/07/2015
Pincay de la
Rosa Jair
Definición de
variables y
estándares de
evaluación del
proyecto de vida
19/07/2015
Pincay de la Rosa
Jair

10. 10
Establecer variables
multicausales del
problema
19/07/2015
Cedeño García
Acxel
Declara el sistema
conceptual.
26/07/2015
Zumba Cagua
Charles
Ubica la profesión
en el proyecto de
sociedad
26/07/2015
Gavilanes Martínez
Geisson
Conjetura 26/07/2015
Alcívar Arévalo
Duwan
Aportaciones de la
investigación
02/08/2015
Todos los
integrantes
Datos de
identificación
02/08/2015
Pincay de la Rosa
Jair.
Resumen 02/08/2015
Cedeño García
Acxel.
Agradecimiento 09/08/2015
Zumba Cagua
Charles.
Dedicatoria 09/08/2015
Alcívar Arévalo
Duwan.
Introducción 09/08/2015
Pincay de la Rosa
Jair.
Conclusiones 16/08/2015
Todos los
integrantes.
Bibliografía 16/08/2015
Pincay de la Rosa
Jair.
Anexos 16/08/2015
Alcívar Arévalo
Duwan.
Índice 16/08/2015
Cedeño García
Acxel.

11. 11
1.6. Justificación
Debido a la gran contaminación del medio ambiente por los gases producidos en los motores
de combustión interna, se tiene la necesidad de analizar un combustible que no contamine el
ecosistema.
Por ende, al considerar un motor impulsado por hidrógeno, como alternativa de los
combustibles fósiles, se aporta a que se tome más en cuenta esta problemática para que en el
Ecuador exista menos contaminación y se reduzca la explotación del crudo, y evitar de esta
forma su posible desaparición, para que sea utilizado en otros productos derivados.
En Ecuador está en marcha el Plan Nacional del Buen Vivir, motivo por el cual es importante
relacionar la investigación a esta iniciativa que consiste en mejorar la calidad de vida de los
habitantes del presente país.
Considerando al motor impulsado por hidrógeno, se puede decir que, es una alternativa
precisa para el reemplazo de las actuales fuentes de energía para hacer funcionar un
automóvil, debido a que es amigable con la naturaleza ya que al quemarse en la combustión
interna emana sólo vapor de agua por el tubo de escape.

12. 12
CAPITULO II
2. Desarrollo
2.1. Recursos energéticos convencionales del planeta Tierra
Las conocidas como fuentes de energía no son más que tecnologías de mayor o menor
complejidad gracias a las cuales el hombre es capaz de generar energía en sus distintas
modalidades, para así realizar un determinado trabajo o lograr algún tipo de utilidad (en
realidad, la energía no se genera ni se destruye, solo se transforma, pero comúnmente se suele
hablar en los términos anteriores). En efecto, desde tiempos inmemorables la humanidad ha
buscado sin descanso fuentes de energía de las cuales conseguir algún provecho para sus
necesidades cotidianas.
En épocas prehistóricas se recurría al fuego; en la Edad Media se construían molinos que
aprovechaban la fuerza del viento y del agua para la molienda del trigo; y, tras la Revolución
Industrial, los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) han sido los verdaderos
artífices del desarrollo económico y social que actualmente disfrutamos. Pero el verdadero
motor de la sociedad lo han constituido en realidad los combustibles fósiles.
El principal inconveniente de los anteriores recursos energéticos convencionales del planeta
Tierra es que contaminan y se están acabando o, dicho de otra forma, que el actual modelo de
crecimiento y desarrollo económico está abocado al fracaso. En efecto, el agotamiento de
recursos fósiles (sin posibilidad de regeneración, pues serían precisos millones de años para
su formación) así como las perniciosas consecuencias para el medioambiente hacen
imprescindible un cambio drástico de modelo energético (Velilla Díaz, 2015).
2.1.1. Petróleo.
El petróleo (vocablo de origen griego que significa «aceite de roca») se puede definir como
una compleja mezcla no homogénea de hidrocarburos insolubles en agua. El origen de su
formación es parecido en cierta forma al del carbón, toda vez que surgió como la
transformación de materia orgánica (algas y zooplancton), sepultada en ingentes cantidades
en fondos anóxicos de océanos o lagos, que fueron posteriormente soterrados bajo pesados
extractos de sedimentos.
Según algunos textos de la Antigüedad el petróleo apareció de manera casi espontánea en la
región conocida hoy día como Oriente Medio. Así, hace unos 6000 años en Babilonia Y

13. 13
Asiria ya se utiliza para adherir ladrillos y piedras, para el calafateo de embarcaciones y en
algunas aplicaciones médicas. Igualmente en Egipto se usó para engrasar pieles. Pero, es más,
en otras partes del planeta (como Hispanoamérica) las tribus precolombinas del actual
México pintaron esculturas con petróleo. Y en China ya se empezó a usar como combustible.
Ya en el siglo XVIII, el científico G. A. Hirn emprende estudios de perfeccionamiento de los
procesos de refinado, logrando productos derivados del mismo que se emplearán para
lubricar máquinas. En 1859, Edwin Drake sondeó y perforó el primer pozo de petróleo en
Pensilvania. Pero el verdadero pistoletazo de salida a su uso lo constituyó la aparición de los
motores de combustión aplicados a la automoción, hecho que abrió novedosas y rentables
perspectivas en el empleo generalizado del petróleo, y especialmente de uno de sus productos
derivados: la gasolina.
Los productos químicos útiles tales como gasóleo, gasolina, queroseno… se consiguen a
través del proceso industrial conocido como destilación fraccionada, en instalaciones
conocidas como refinerías de petróleo. En las mismas se separan las sustancias con utilidad
energética o como materias primas, de las no deseadas (azufre, oxígeno, nitrógeno, metales,
agua, sales…) a través de procesos fisicoquímicos (Velilla Díaz, 2015).
2.1.1.1. Destilación fraccionada del petróleo.
(Velilla Díaz, 2015) afirma que: “En la inmensa mayoría de los casos, el petróleo no puede
ser empleado tal y como es extraído del yacimiento que lo retiene, sino que debe ser separado
en compuestos químicos más sencillos y de aplicaciones industriales específicas. Este
proceso químico de separación se conoce como destilación fraccionada. En este proceso
industrial, el llamado petróleo natural hirviente se introduce a una temperatura de 400 °C por
la parte inferior de la torre de fraccionado, de manera que todas las sustancias volátiles se
desplazan en estado de agregación de vapor a la cámara inmediatamente superior, a menor
temperatura, en la cual se condensan sucesivamente las fracciones más pesadas
correspondientes a aceites lubricantes. De esta forma, se consigue obtener los siguientes
productos químicos:
 Gas
 Bencinas, ligroínas o éteres de petróleo
 Gasolinas
 Querosenos

14. 14
 Gasóleos (tanto ligeros como pesados)
 Aceites lubricantes
 Asfaltos
 Derivados del tipo alquitranes
 Derivados del tipo etilenos”
2.2. Explotación Petrolera en el Ecuador
2.2.1.Evolución de la Producción Nacional de Petróleo y Precios.
(AIHE, 2012) Afirma que “La última década es histórica para la producción y los ingresos
petroleros en el Ecuador. La alta producción de petróleo en los últimos ocho años se vio
favorecida por el incremento constante del precio tanto del crudo Napo como del Oriente,
producto del incremento mundial de precios.
De 392.110 barriles diarios (bppd) en 2002 la producción alcanzó un pico de 535.680 bppd
en 2006. En el récord histórico de precios de 2008, el país produjo un promedio de 504.940
bppd, beneficiándose directamente de este incremento. La participación de las empresas
privadas experimentó un fenómeno relacionado directamente a dos factores: la operación del
Oleoducto de Crudos Pesados (OCP) y el cambio de políticas en el sector de hidrocarburos.
En el 2002 estas empresas producían 172.560 bppd y alcanzaron en el 2005 los 337.140
bppd, descendiendo en el 2011 a 142.000 barriles. La diferencia pasó a manos de las
empresas del Estado, la producción estatal aumentó de 219.550 bppd en el 2002 a 357.570
bppd en el 2011.
Otro hecho es que las exportaciones se han mantenido en los 120 millones de barriles por año
y la participación de las empresas privadas en esta actividad fue reemplazada por las
empresas del Estado y la Secretaría de Hidrocarburos (SHE).

15. 15
Producción nacional de petróleo Miles de barriles diarios
Fuente: AIHE. (2012). Acerca de: AIHE. Obtenido de Sitio web de AIHE: web:
www.aihe.org.ec
Precio del petróleo Dólares por barril
Fuente: AIHE. (2012). Acerca de: AIHE. Obtenido de Sitio web de AIHE: web:
www.aihe.org.ec

16. 16
Exportaciones 2002 - 2011 Millones de barriles
Fuente: AIHE. (2012). Acerca de: AIHE. Obtenido de Sitio web de AIHE: web:
www.aihe.org.ec
2.2.2.Reservas del Ecuador
Actualmente, el 90% de las reservas del Ecuador están siendo producidas por las empresas
del Estado.
Para cuantificar la magnitud de las reservas usualmente se calcula el número de años que
tomaría producirlas con una producción sostenida. Sin embargo, es conocido que a medida
que pasa el tiempo, el nivel de producción disminuye, alargándose el tiempo de vida
productiva de los campos.
Según cifras oficiales, Ecuador tiene reservas para 11 años de producción de crudo,
considerando sólo los campos actualmente en operación. A esto se deben sumar las reservas
que no están en producción, que aportarían de 8 a 9 años adicionales.
El Ecuador tiene reservas actuales para unos 20 años (AIHE, 2012).
Reservas de petróleo en Ecuador Millones de barriles
Fuente: AIHE. (2012). Acerca de: AIHE. Obtenido de Sitio web de AIHE: web:
www.aihe.org.ec

17. 17
2.2.3.Situación ambiental en el Ecuador.
El medio ambiente está en peligro y se presentan diversos fenómenos que afectan el bienestar
a la humanidad. Como por ejemplo, está presente el efecto invernadero, que es un fenómeno
climático iniciado por la retención de una parte de la energía emitida al suelo luego de la
radiación solar directo al planeta, causante del calentamiento global. Ocurre por la existencia
de gases contaminantes en la atmósfera a escalas mayores de lo normal.
Los gases contaminantes básicamente son emitidos a la atmósfera. Como es el caso de los
motores de combustión interna impulsados por combustibles fósiles mal quemados,
consecuentemente liberan moléculas de monóxido de carbono, nitrógeno, óxido de azufre y
otros enemigos del medio ambiente si no se estima que sean los principales causantes de una
mayor contaminación a nivel global.
El dióxido de carbono es el más abundante en la atmósfera porque los motores de combustión
interna básicamente se impulsan por combustibles con abundantes gases maliciosos que
podrían afectar exponencialmente el daño de la atmósfera; sin embargo, el hidrógeno es una
probable solución que emitiría una disminuida cantidad de este y otros gases contaminantes,
incluso si su extracción es estrictamente amigable al ambiente, solo se emanaría moléculas de
agua.
(Solano B., 2015) En marzo del 2015 se dio a conocer unas mediciones de dióxido de
carbono existentes a nivel global en 400 partes por millón. Estas mediciones fueron
anunciadas por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos
(NOAA), que afirma que: “La primera vez que se registraron 400 partes por millón en un
sitio fue en la Antártida, durante la primavera del 2012. En el 2013, el nivel registrado por el
Observatorio Mauna Loa, Hawái, también cruzó por primera vez el umbral de las 400 ppm.
Alcanzar las 400 partes por millón como un promedio mundial es un hito importante (...). Ya
es solo cuestión de tiempo”.
En Ecuador también se emiten dióxido de carbono a grandes escalas, debido a que es parte
del progreso industrial que básicamente se basan de los derivados del petróleo para hacer
funcionar motores de combustión interna. Pero en comparación a los países desarrollados,
Ecuador emite cerca del 0,1% de dióxido de carbono a nivel mundial. El Ministerio del
Ambiente (2013) afirma que: “Según la Comisión Económica para América Latina y el

18. 18
Caribe (CEPAL), Ecuador emite 1.9 toneladas métricas de CO2”; sin embargo, el país
presenta un plan nacional del Buen Vivir para disminuir y evitar mayor contaminación.
El plan nacional del Buen Vivir (2013) presenta como objetivo siete lo siguiente:
“Garantizar los derechos de la naturaleza y promover la sostenibilidad”. Teniendo en cuenta
este objetivo se considera que el motor de combustión interna impulsado por hidrógeno es
una alternativa precisa para ser parte de este proyecto, porque reduce la contaminación
ambiental, teniendo en cuenta que es importante considerar que: “Prevenir, controlar y
mitigar la contaminación ambiental, como aporte para el mejoramiento de la calidad de vida,
continúa siendo sumamente importante para garantizar el derecho humano a vivir en un
ambiente sano, pilar fundamental en la sociedad del Buen Vivir.” (Plan Nacional del Buen
Vivir, 2013).
2.3. Concepto y tipos de energías renovables
(Velilla Díaz, 2015) Refiere que: “Las conocidas bajo la denominación de energías
renovables son, por definición, fuentes de energía virtualmente inagotables y
autorregeneradoras del recurso energético. De manera análoga, por muchos aerogeneradores
eólicos que se instalaran para extraer la energía del viento para transformarla en electricidad,
el aire no dejaría de moverse en escala planearía. Igualmente ocurriría con la energía
geotérmica: su utilización tecnológica para producir energía no disminuye la temperatura del
subsuelo. En rigor estricto, el hidrógeno no es una fuente de energía renovable, sino un
vector energético. Pero su obtención a través del ciclo del agua y el uso de energías
renovables sí lo dota de carácter de renovabilidad.
Así, un uso excesivo de plantas hidroeléctricas podría causar determinados problemas en los
ecosistemas fluviales; podría provocar una acelerada degradación de los ecosistemas, así
como la sobreexplotación de masas vegetales por encima de su nivel de regeneración natural,
lo que causaría graves problemas de erosión y desertización.
Por el contrario, no solo no son inagotables sino que los combustibles fósiles existentes en el
subsuelo de la Tierra se están agotando. Debido a ello y a la excesiva dependencia de los
países desarrollados de estas materias primas, su control estratégico causa innumerables
conflictos políticos militares. Todo el desarrollo industrial y tecnológico pendiente del
carbón, el petróleo o el gas natural no representa más que una constante incertidumbre para
los mercados.

19. 19
Si el ser humano se encontrara más concienciado con la ética humanitaria, se percataría de
que es fundamental subsanar esta injusta circunstancia. Sin lugar a dudas, las energías
renovables pueden aportar una ventaja imbatible: implican recursos autóctonos, inagotables,
no contaminantes y que contribuyen de forma inequívoca a un desarrollo sostenible y
equitativo. En los apartados siguientes se va a realizar un rápido bosquejo de los tipos de
tecnologías renovables:
a. Energía solar fotovoltaica.
b. Energía solar térmica.
c. Energía solar termoeléctrica.
d. Energía eólica.
e. Energía hidroeléctrica.
f. Energía de la biomasa.
g. Energía geotérmica.
h. Energía oceánica.
i. Energía del hidrógeno”.
2.4. Energía del hidrógeno
El hidrógeno es el elemento más abundante en el Universo. Pero la mayoría de los átomos del
hidrógeno (H2) están unidos con otros átomos de carbono y/o oxígeno, si queremos tener solo
átomos de hidrógeno tendremos que separarlos y para ello necesitaremos gran cantidad de
energía.
En la Tierra el hidrógeno se encuentra mayormente como agua (líquida, vapor, hielo) o
combinado con otros elementos formando compuestos como el metano o gas natural (CH4),
metanol (CH3OH), etanol (CH3CH2OH) o hidrocarburos (CnHm) (Aficionados a la
Mecánica, 2014). (Ver anexo 1)
Según Velilla Díaz (2015) “El hidrógeno no es una fuente de energía sino un vector
energético (esto es, una forma de transportar la energía), aunque una forma de aprovechar el
hidrógeno es mediante su combustión directa, de entre los usos más extendidos se encuentran
las llamadas pilas de combustible”, cuyo concepto será detallado más adelante, ya que este
dispositivo se utiliza en los vehículos de hidrógeno impulsados por motores eléctricos.

20. 20
2.5. Motor de hidrógeno
El hidrógeno posee más potencia en relación energía/ peso que cualquier otro combustible, y
además produce poca o ninguna contaminación, ya que sólo libera vapor de agua en su
combustión (Erenovable, 2015).
Debido a esto, muchas personas consideran esta solución tecnológica eficiente para los
motoristas y conductores que se ven agobiados por la crisis. El perfeccionamiento de esta
técnica supondrá el ahorro de millones de toneladas de combustible fósil, pero esto no es
cuestión de suerte como el poquer, sino que requerirá muchísima inversión para conseguir la
precisión y estabilidad necesaria (Erenovable, 2015).
Los coches eléctricos son una de las grandes alternativas para contrarrestar el elevado precio
de los combustibles fósiles en el mundo de la automoción, como son la gasolina y el gasoil,
pero también lo es el motor de hidrógeno (Cocheseco, 2015).
Este tipo de motores están pensados para ahorrar dinero, cuidar el planeta, ofreciendo una
mayor eficiencia en el consumo (Cocheseco, 2015). (Ver anexo 2)
Casi todos los grandes fabricantes están trabajando en nuevos modelos que incluyen motor de
hidrógeno (Honda FCX, BMW 745H, Nissan X-Trail FCV, Toyota HighLander FCHV, Opel
Zafira Hydrogen 3 o Mercedes Clase B Fuel Cell) (Erenovable, 2015).
Cuando hablamos de motores a hidrógeno tenemos que distinguir básicamente a dos tipos de
motores, el basado en "celdas de combustible" de hidrógeno que en sí se trata de un "motor
eléctrico" que recibe electricidad de las propias celdas, y el "motor de combustión interna",
similar a los motores convencionales, que logran la fuerza motriz gracias a la ignición del
hidrógeno dentro de la cámara de combustión (Aficionados a la Mecánica, 2014).
2.5.1.Tipos de motor de hidrógeno.
A pesar de ser el primer elemento de la tabla periódica, la obtención del hidrógeno y su
posterior depósito en estado líquido deriva de una gran complejidad tecnológica. A esto
debemos sumar la falta de estructura para el repostaje convencional del mismo, que si bien es
similar a las estaciones de servicio habituales, su extensión en el mapa de carreteras es muy
limitada. Las hidro-gasolineras están preparadas para alimentar dos clases de motores:

21. 21
1. Motores de hidrógeno de combustión interna: Su fabricación es similar a
los motores de combustión interna convencionales. Por ello, también consiguen
desarrollar su potencia por la ignición del hidrógeno dentro de la cámara de
combustión.
2. Motores eléctricos con celdas de hidrógeno de combustible: El bloque es
diferente a los demás, ya que posee un motor eléctrico alimentado por medio de
“celdas de combustible” que generan la carga eléctrica por la aportación de hidrógeno
acumulado en depósitos de alta presión (Erenovable, 2015).
2.5.1.1. Motores eléctricos con celdas de hidrógeno de combustible.
Los motores de hidrógeno funcionan gracias a una reacción química que se produce, en el
pasado momento en el que se crea la energía necesaria para poner en funcionamiento el
vehículo.
El proceso es sencillo, en un motor de hidrógeno se combinan tanto el hidrógeno como el aire
que son constantemente introducidos en el motor.
Gracias a la combinación de estos, se produce la electricidad necesaria para mover el
vehículo y también el agua, que en este caso sería el equivalente a los gases de escape de un
vehículo convencional (Cocheseco, 2015).
2.5.1.1.1. Partes de un motor de hidrógeno.
El motor de hidrógeno está compuesto de dos partes: 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, y la segunda parte es el motor eléctrico que hace posible el movimiento
del coche.
El motor eléctrico es habitual en nuestro entorno, puesto que es usado en multitud de
electrodomésticos y todo tipo de accesorios habituales en nuestra vida cotidiana, entonces la
parte difícil del motor de hidrógeno es la formada por las células de combustible (Cocheseco,
2015). (Ver anexo 3)

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¿Qué son y cómo actúan las células de combustible o pila de combustible?
Las células de combustible o también llamadas pilas de combustible, es el elemento
fundamental de un vehículo de hidrógeno, puesto que se trata del elemento de
almacenamiento y transporte de la energía limpia de estos motores que no emiten ningún tipo
de residuo ni gas contaminante. Su funcionamiento es bastante parecido al de una batería
convencional.
Están formadas por un cátodo y un ánodo, separadas por una membrana central. Es en el
momento en que el hidrógeno llega a la membrana cuando se produce una reacción química.
Al producirse esta reacción química, el hidrógeno se divide en electrones cargados
negativamente y en iones de hidrógeno con carga positiva. (Ver anexo 4)
Es entonces cuando los iones positivos se desplazan por la membrana y los electrones
también lo hacen, lo que propicia una corriente eléctrica que hace que el motor se mueva. Los
iones de hidrógeno al combinarse con el oxígeno acaban por formar el agua que sale por el
tubo de escape.
En la actualidad las pilas de combustible tienen una muy buena eficiencia energética, son
capaces de obtener 2 kilovatios por litro o kilo de combustible. Esto se ha podido conseguir
gracias a la conexión en serie de hasta 200 células simples, que son de 1 voltio cada una, y
que transforman las variaciones de presión en variaciones de intensidad de corriente logrando
de esta manera que la potencia llegue al motor. (Ver anexo 5)
La tecnología de la pila de combustible ha ido avanzando desde su descubrimiento, pero
desde hace varios años los fabricantes de vehículos están apostando por esta tecnología en
prototipos, mostrando de esta manera que en un futuro cercano los automóviles dispondrán de
una fuente de energía alternativa. Aunque este tipo de motores son aún, pese a los avances
realizados, demasiado pesados, debido a la pila de combustible (Cocheseco, 2015).
2.5.1.2. Motores de hidrógeno de combustión interna.
El diseño del motor de hidrógeno podemos decir que es básicamente el mismo que el de un
motor a gasolina, es decir, un motor que tiene sus pistones, válvulas y demás sistemas pero
que se impulsa gracias al hidrógeno.
Esta clase de motores permiten aprovechar las especiales características que presenta el
hidrógeno como combustible, y que son la alta velocidad de llama en flujo laminar, un

23. 23
elevado número de octanos efectivo, que no aporta ninguna toxicidad y no llega a formar
ozono.
Por esto, con un adecuado diseño podemos conseguir un motor con un rendimiento
energético mayor que el equivalente en gasolina y totalmente ecológico.
El alto número de octanos permite elevar la relación de compresión que redundará en un
aumento del rendimiento energético, mientras que la alta velocidad de llama en flujo laminar
contribuye a la reducción de las emisiones de NOx, pues es posible emplear dosados muy
bajos, tan bajos que han llegado al 0,2. Gracias a esta posibilidad se puede aumentar también
el rendimiento. Con todo esto se han conseguido aumentos del rendimiento del 25-30% con
respecto a los motores equivalentes en gasolina (Erenovable, 2015). (Ver anexo 6)
Las celdas de combustible son todavía caras y no son lo suficientemente fiables (tiempo de
funcionamiento limitado). Así que hay fabricantes como BMW, Mazda, etc. que se han
decidido por quemar el hidrógeno dentro de los motores de combustión interna, estos motores
son muy similares a los convencionales. El H2 es altamente inflamable y se quema en
concentraciones que van desde el cuatro hasta el 74 por ciento, produciendo algunos óxidos
de nitrógeno (NOx), pero sólo algunas trazas residuales de emisiones de dióxido de carbono e
hidrocarburos (debido a que quema la película de aceite de las paredes de los cilindros). El H2
se quema limpiamente, pero no a estándares de cero emisiones. BMW y Mazda creen que se
podrían vender motores duales de combustible y H2 mientras se desarrolla la infraestructura
de surtidores de hidrógeno en los países. BMW comenzó a experimentar con motores de H2
en 1978 y ha construido flotillas de demostración. Mazda ha mostrado numerosos conceptos
de motor rotativo (RX8s) de hidrógeno desde 1991.
BMW apoya la combustión de hidrógeno en motores convencionales; aunque es la ruta más
rápida a la economía de hidrógeno, la eficiencia es menor, y la contaminación, mayor al
compararse con las celdas de combustible y el motor eléctrico.
El uso de hidrógeno extiende la vida del motor y reduce el mantenimiento, ya que no se
acumula carbón en la cámara de combustión ni en las bujías, y los gases resultantes son tan
limpios que casi no se necesita cambiar el aceite del motor (sólo hay que rellenarlo
periódicamente). Estos motores arrancan y funcionan bien a bajas temperaturas, son
tolerantes al hidrógeno "sucio" y serían comparativamente fáciles de mantener.

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La más reciente propuesta de BMW, es el Hydrogen 7, el primer automóvil de hidrógeno de
lujo que prácticamente no tiene emisiones contaminantes y es apropiado para el uso diario,
pero sobretodo con la ventaja de contar con un motor de combustión bimodo de doce
cilindros, que funciona tanto con hidrógeno como con gasolina convencional, convirtiéndose
en un automóvil que puede funcionar sin estar pendiente del poder repostar hidrógeno en caso
de falta de suministradores de este combustible.
Con motor, chasis y carrocería basados en los sedanes BMW 760i, el Hydrogen 7 incorpora
un motor de 260 caballos de potencia, con el que es capaz de acelerar en 9,5 segundos de 0 a
100 km/h, y alcanzar una velocidad punta de 230 km/h, limitada electrónicamente.
Indicadores que demuestran que este combustible no merma el desempeño de vehículos de
altas prestaciones. (Ver anexo 7)
El motor de combustión bimodo del BMW Hydrogen 7 (figura inferior) es el resultado de un
trabajo de desarrollo orientado al futuro pero que ya se torna real. Este impulsor se basa en el
propulsor de doce cilindros a gasolina de 6.000 cc, VALVETRONIC, de la serie 7. El torque
o par máximo es de 390 Nm, disponible a 4.300 r.p.m. La peculiaridad del motor V12 del
BMW Hydrogen 7 consiste en que funciona de modo dual, lo que significa que sus doce
cilindros pueden funcionar indistintamente con hidrógeno o con gasolina, lo cual es posible
gracias a una nueva tecnología de control que garantiza la misma potencia
independientemente del tipo de combustible disponible en el depósito. Uno de los depósitos
ofrece capacidad para 8 kilogramos (unos 170 litros) de hidrógeno, y en un depósito
convencional caben 74 litros de gasolina. (Ver anexo 8)
Funcionando con hidrógeno, el BMW Hydrogen 7 puede recorrer más de 200 kilómetros y
otros 500 kilómetros con el sistema de combustión convencional de gasolina, es decir que se
pueden recorrer muchos kilómetros hasta llegar a la siguiente gasolinera o a un surtidor de
hidrógeno.
Este revolucionario automóvil tiene casi únicamente emisiones de vapor de agua cuando
funciona con hidrógeno, y la empresa considera que en un futuro se podrán ofrecer vehículos
con motores que únicamente utilicen hidrógeno. (Ver anexo 9)
En principio, al repostar no se diferencia de la utilización del depósito convencional de
gasolina, pues tan solo hay que asegurarse de un acoplamiento hermético, que evita pérdidas
de presión y de frío. Este acoplamiento es similar al del surtidor de gasolina, lo que significa

25. 25
que el usuario lo introduce en la boca del depósito aplicando una ligera presión. El bloqueo
del acoplamiento y el rellenado del hidrógeno se realizan de modo automático. Para abrir y
cerrar la tapa del depósito, el conductor no tiene más que pulsar una tecla que se encuentra en
el tablero de instrumentos. El proceso de repostar concluye en menos de 8 minutos.
El motor de combustión bimodo es más alto debido a las válvulas de inyección de H2. Utiliza
válvulas de inyección (inyectores) especiales y un conducto de combustible de presión
variable. (Ver anexo 10)
En el habitáculo los cambios se ven en el tablero de instrumentos donde se encuentran
indicadores nuevos relacionados con la utilización de hidrógeno, como el símbolo «H2», que
se enciende cuando el motor está funcionando con hidrógeno, además hay un indicador en
kilogramos del nivel del depósito de H2 junto al indicador de gasolina. Además, la autonomía
total y la reserva disponible se indican por separado para el hidrógeno y la gasolina.
Las modificaciones que más saltan a la vista en el habitáculo se encuentran en la parte
posterior, debido al montaje del depósito de hidrógeno (figura inferior) debajo de la bandeja
trasera y detrás del banco posterior. (Ver anexo 11)
Diversas partes de la carrocería, especialmente desarrolladas para el del BMW Hydrogen 7,
son de material sintético reforzado con fibra de carbono combinada con acero, de peso
optimizado y, al mismo tiempo, más resistente a los impactos. Esta solución compensa el
mayor peso del motor y del sistema de alimentación de combustible y cumple con los
criterios de seguridad especiales que plantea este innovador automóvil. Entre otros, los
bastidores laterales están reforzados con este material sintético con fibra de carbono. De esta
manera, ante un choque el comportamiento del BMW Hydrogen 7 es exactamente igual al del
BMW 760Li.
En cuanto a la seguridad, todos los componentes fueron concebidos de tal manera que
cumplan con los estándares más estrictos. El depósito de hidrógeno líquido dispone del
sistema de gestión del vapor de hidrógeno “boil-off” y, además, cuenta con dos válvulas que
permiten la salida controlada del hidrógeno al entorno, por ejemplo en caso de haber una
presión excesiva en el depósito (lo que puede suceder en caso de un impacto fuerte). El
depósito como tal, pero también todos los demás componentes que se ocupan de la
alimentación del hidrógeno al motor, son de doble pared.

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Las funciones de seguridad, especialmente previstas para el BMW Hydrogen 7, consiguen
detectar con antelación cualquier irregularidad y activar las funciones de protección
correspondientes. Por ello, el usuario siempre se mantiene informado sobre cualquier fallo en
el sistema, aunque éste aún no represente peligro alguno.
Actualmente no existen estándares, normas y leyes generales que determinen el uso de
vehículos con motor de hidrógeno. También hay diferencias entre los reglamentos que se
refieren al uso de garajes. Estas reglas varían de país en país, pero también difieren los
criterios aplicados por los propietarios de los estacionamientos públicos. Para evitar
confusiones, el BMW Group no permite aparcar los vehículos movidos con hidrógeno en
garajes cerrados. Sí está permitido conducir y aparcar en espacios semicerrados, por ejemplo
en estacionamientos públicos o atravesando túneles. También se admite el uso de túneles de
lavado y parar en garajes individuales no cerrados (Aficionados a la Mecánica, 2014).
2.6. Forma de producción del hidrógeno
Aunque quizá sea redundar en una idea ya trasmitida, es necesario hacer hincapié en la
misma: el hidrógeno es el elemento químico más abundante del universo. Sin embargo, sus
características intrínsecas hacen que, salvo en determinadas circunstancias, siempre se
encuentra combinado con otros elementos químicos formado compuestos. Así pues, la
producción de hidrógeno se realiza mediante distintos métodos y procedimientos que
implican la separación del mismo de elementos químicos tales como el carbono y oxígeno.
Sea como fuere, y sin atisbo de duda, la implantación masiva de métodos baratos de
producción masiva de hidrógeno acelerará el advenimiento de la llamada economía del
hidrógeno. Veamos algunas de las tecnologías presentes y futuras más en detalle (Velilla
Díaz, 2015).
2.6.1. Producción de hidrógeno a partir de biomasa.
Existe hidrógeno también forma de biomasa y biogás, y especialmente en los hidrocarburos
de hace millones de años, en forma de carbón, petróleo y gas natural que hoy día el ser
humano se esfuerza incansablemente en quemar (en detrimento de la salud de nuestro
planeta). Así, rompiendo enlaces de las moléculas contenedoras de hidrógeno mediante
distintas tecnologías, se logra liberar hidrógeno que, previo almacenamiento y trasporte, se
puede usar como combustible directo, celda de hidrógeno u otras aplicaciones.

27. 27
Desde los albores de la Química moderna (siglo XIX), la ciencia sabe cómo separar el
hidrógeno y oxígeno que conforman el agua mediante electricidad a través de un proceso
denominado electrólisis. Adicionalmente, este procedimiento es limpio y genera hidrógeno de
una gran pureza. La electrólisis necesita un aporte muy grande de energía eléctrica, con lo
cual incurrimos en una terrible paradoja: para generar energía a través del hidrógeno, se
precisa también energía (en forma de electricidad), además en gran cantidad, y con dos
importantes sobrecostes: la energía eléctrica es cara, y si esta no se logra de otras fuentes
renovables, contaminante.
Por este motivo, la opción más ventajosa económicamente hablando y en función de la
tecnología actual es obtener hidrógeno procedente de gas natural a través de una tecnología
muy contrastada: e reformado con vapor, que permite romper las moléculas de dicho gas
(CH4) con vapor de agua y en presencia de un catalizador. No en vano el 48% del hidrógeno
a escala mundial se produce gracias a esta técnica. Asimismo, como es la opción menos
contaminante, el gas natural parece el candidato óptimo para liderar la generación de
hidrógeno a nivel industrial, al menos en un futuro a corto plazo.
De otra parte, la transformación de carbón en gas mediante el incremento de su temperatura
hasta 900°C es la forma más veterana de producir hidrógeno. Es más, el conocido como gas
ciudad se conseguía precisamente de esta forma, llegando a contener en su composición
química hasta un 60% de hidrógeno. Sigue siendo en nuestros días una opción válida
técnicamente hablando (18% de la producción mundial) aunque para garantizar su
sostenibilidad medioambiental sería imprescindible desarrollar tecnologías limpias para dicho
tratamiento. Estas tecnologías deberían considerarse como una transición hacia una verdadera
economía basada en el hidrógeno y las energías renovables.
Existe otra tecnología que no precisa energía eléctrica y cuyo coste económico podría ser
ciertamente interesante a medio plazo. Hablamos de la gasificación de biomasa tanto en
estado sólido (menos económica que el ya mentado reformado del gas, pero aun así rentable)
como en estado fluido (biodiesel, bioetanol y biogás). Pues bien, para lograr hidrógeno puro
optimizado con el objetivo de ser empleado en pilas de combustible, es menester un complejo
proceso previo de depuración, en el cual se desecha todo de CO, alquitrán o polvo.
Este proceso de gasificación de la biomasa como fuente de hidrógeno ha sido durante décadas
tema de controvertida pero prolífica investigación. Así, los inconvenientes técnicos surgidos
están vinculados con procesos empleados en la gasificación termoquímica completa de

28. 28
distintos tipos de biomasa, así como la depuración posterior del gas sintetizado. En función
de ello, la generación de hidrógeno a partir de la biomasa no está aún lograda a escala
comercial.
De otra parte, existen dos tipos básicos de biomasa disponible para producir hidrógeno: la de
los cultivos dedicados a bioenergía y la biomasa residual (residuos orgánicos de procesado de
madera y agricultura) ambas con distintas ventajas e inconvenientes. Respecto a la primera se
podrían citar la reducción de emisiones de CO2, el remplazo de combustibles fósiles por otros
renovables, el extraordinario potencial de reciclaje de residuos y la creación de empleo para
el sector rural. Como resultado de todo ello, las tecnologías actuales que permiten producir
hidrógeno a partir de biomasa son:
1. Reformado de fluidos bioderivados (principalmente bioetanol): este
proceso consta de dos partes. En la primera se procede al reformado en reactor
(véanse las reacciones químicas asociadas), donde sucede la reacción química
principal y en la segunda se realiza el proceso de purificación con vapor de agua y
oxidación selectiva de monóxido a dióxido de carbono.
Reformado con vapor de agua:
CH3CH2OH + 3H2O→6H2 + 2CO2
Reformado por oxidación parcial:
CH3CH2OH + 3∕2H2O→3H2 + 2CO2
Reformado autotérmico:
CH3CH2OH + H2O + O2→4H2 + 2CO2
Sea como fuere el reformado, dicha reacción siempre es endotérmica (absorbe calor del
exterior) y precisa además de un catalizador que acelere la reacción. Y tras todo el proceso
completo, se obtiene un gas purificado y rico en hidrógeno al 65% con una concentración de
CO de escasamente 20 ppm (partes por millón)
2. Pirólisis: es una descomposición térmica acelerada de la materia orgánica en
ausencia de oxígeno, de forma que los productos químicos obtenidos son gases varios
(H2 CH4CO y CO2), hidrocarburos condensables (alquitranes y aceites); y cierto
residuo carbonoso conocido como char. Desde la perspectiva de la generación de

29. 29
hidrógeno, interesa controlar esta reacción de pirólisis para producir gas de síntesis
fácilmente acondicionable mediante reacción de desplazamiento y posterior
purificación, tal y como sucede con las dos últimas fases del reformado con gas
natural: gras rico en H2, y el resto, CO.
3. Fermentación: existen dos tipos bien diferenciados. La primera de ellas es la
fermentación alcohólica, la cual tiene lugar en plantas que han almacenado
previamente la energía solar en forma de hidratos de carbono sencillos (azúcares) o
complejos (almidón o celulosa), y gracias a los cuales se obtiene etanol mediante una
serie de fases químicas (pretratamiento de biomasa, hidrólisis, fermentación
propiamente dicha y ulterior separación-purificación). Gracias a estos procesos se
obtiene un etanol puro al 96% sobre el cual se lleva a cabo un reformado con vapor
que, tras un proceso final de desplazamiento, origina la siguiente reacción:
Fermentación:
C2H6OH + 2H2O + 1∕2 O2 →5H2 + 2CO2
El segundo tipo de fermentación se conoce como anaeróbica y consiste en una digestión
microbiana en ausencia de oxígeno de la mezclas de gases conocida como biogás (CH4 y
CO2) junto con una suspensión acuosa que contiene compuestos de difícil degradación
además de ciertos minerales existentes en la biomasa. ¿De dónde proviene la materia prima
en forma de biogás? De los purines de ganaderías y lodos de depuración de aguas de ser
residuales. Las variables del proceso son principalmente acidez (pH comprendido entre 6,6 y
7,6): temperatura (óptima en 35 °C): sólidos en suspensión (menos del 10%): suficientes
nutrientes para las bacterias anaerobias y ausencia de pesticidas o detergentes. El metano
obtenido posee una riqueza de oscila entre el 50-70%, siendo posteriormente preciso ser
tratado mediante reformado.
4. Gasificación: si el anterior método de fermentación está aún en fases muy
primigenias de desarrollo, con la gasificación sucede justamente todo lo contrario. Es
uno de los métodos más competitivos para producir hidrógeno, que además se integra
tremendamente bien con las energías renovables y la reciclabilidad de materias primas
orgánicas procedentes de residuos agropecuarios o urbanos. Gracias a procesos de
gasificación (empleando aire como fluido gasificante, el cual aporta energía y O2), la

30. 30
celulosa presente se transforma en hidrocarburos y mucho más ligeros hasta llegar al
H2 y CO en una mezcla conocida como gas de síntesis.
En función del tipo de gasificador, existen dos tecnologías desarrolladas: la de lecho móvil
(con movimiento de corrientes paralelas o contracorriente); y la de lecho fluidizado (el
gasificante mantiene en suspensión un gas inerte y el combustible hasta su gasificación
completa).
¿Cómo se producirá hidrógeno en el futuro? Todo parece indicar que será con aguas y
energía eléctrica generada con energías renovables, si bien es cierto que algunas
esperanzadoras líneas de investigación apuntan a otras alternativas similares, como la
fotoelectrólisis, que principalmente consiste en sumergir en agua una célula fotovoltaica
(semiconductor de silicio que actúa como electrolizador). Así se consigue combinar la
electrólisis clásica con la solar fotovoltaica, aminorando costes y logrando una eficacia mayor
(Velilla Díaz, 2015).
2.6.2. Producción de hidrógeno a partir de energía solar. Producción de
hidrógeno por medio de electrólisis.
En efecto, es factible emplear radiación solar concentrada (la ya conocida energía solar
termoeléctrica) como fuente térmica de alta temperatura y así poder llevar a cabo las
reacciones fuertemente endotérmicas (absorbedoras de calor) que tienen lugar. En esta
ocasión, los colectores cilíndricos-parabólicos no alcanzan el nivel mínimo de temperatura
preciso, siendo ya conocido que la producción termoquímica de hidrógeno precisa una fuente
calorífica de alta temperatura para provocar y sostener la reacción endotérmica. Aunque
nuestro en este apartado se centra en el ámbito termosolar, es curioso recordar que las
investigaciones iniciales en este campo estuvieron muy ligados al desarrollo de la energía
nuclear (Velilla Díaz, 2015).
2.6.3. Producción termoquímica de alta temperatura de hidrógeno.
Volvemos a dar una vuelta de tuerca adicional acerca de la generación de hidrógeno a partir
de medios termoquímicos, ya estudiados en el apartado anterior. La única diferencia
reseñable se centra en la renovabilidad de la fuente energética que se va a utilizar para
obtener tan elevadas temperaturas. Si el calor no se logra mediante la energía solar de
concentración, no hay más remedio que recurrir a combustibles fósiles, como sabemos
altamente contaminantes la mayoría de ellos.

31. 31
2.7. Almacenamiento de hidrógeno
El hidrógeno es el elemento químico más abundante en el Universo. Es difícil encontrarlo
solo, porque siempre está enlazado con otros elementos como el carbono en los hidrocarburos
o los carbohidratos, con el oxígeno en el agua, en los ácidos y una incontable variedad de
moléculas.
El uso del hidrógeno como energético conlleva muchas desventajas, como buscar el mejor
proceso para su extracción, así como su forma de almacenamiento masivo o, a menor escala
para que esté al alcance de la población en general.
El almacenamiento del hidrógeno de forma segura y versátil es un gran desafío; sin embargo,
están presentes tres alternativas para almacenarlo según el estado de la materia, estos son:
almacenamiento de forma gaseosa, líquida y en sólidos. Según Valenzuela Zapata (2009), es
posible almacenar el hidrógeno en tres estados de la materia que se lo detalla a continuación:
2.7.1. Almacenamiento del hidrógeno en estado gaseoso.
El hidrógeno en estado gaseoso es muy voluminoso y menos denso. Para su respectivo
almacenamiento se necesita de compresores y tanques de presión que estén reforzados como
contenedores de gas a presiones entre 150 y 200 atm, no obstante, es importante aclarar que
el uso de estos cilindros son peligrosos por tener mencionada presión de un gas diez veces
más explosivo que la gasolina.
“Los tanques de alta presión más avanzados pueden soportar presiones de unas 800 atm. Esto
permite alcanzar densidades gravimétricas del hidrógeno gaseoso del orden de 36 kg/m3”.
Es necesario que el hidrógeno sea denso y menos voluminoso, motivo por el que debe ser
almacenado con mayor presión en los tanques respectivos. Cabe indicar que a mayor presión
se necesita mayor refuerzo del recipiente que lo contenga, y precisamente este método de
almacenamiento requiere de grandes inversiones, bajando de esta manera la rentabilidad del
comercio en grandes y pequeñas escalas (Valenzuela Zapata, 2009).
2.7.2. Almacenamiento del hidrógeno en estado líquido.
La necesidad de almacenar hidrógeno menos volumen que en el estado gaseoso, A.F.
Palacios Lazcano afirma que: “Por otro lado, el hidrógeno puede licuarse para su
almacenamiento, logrando en estado líquido una densidad volumétrica mayor que la del gas

32. 32
comprimido; su volumen disminuye hasta 1/800 del correspondiente al gas a PTN, es decir,
se alcanza una densidad de 70.8 kg/m3.”
El recipiente que se usa es conocido como depósito criogénico. Es una de las más
esperanzadoras posibilidades para almacenar hidrogeno con el posterior objetivo de adecuarlo
como combustible para el sector de la automoción. El hidrógeno tiene una densidad lo
suficientemente alta como para que, en un tanque del mismo cubicaje que uno de gasolina,
sea factible trasportar suficiente energía para un consumo habitual del equivalente en dicho
combustible. Pero lograr que este combustible permanezca líquido precisa condiciones de
temperatura extrema, muy próxima a la friolera de -253°C.Las exigencias técnicas que esta
circunstancias implica son ciertamente severas, entre otras, que el tanque esté perfectamente
aislado (adiabático) para evitar en la medida de lo posible el flujo de calor hacia su interior,
que podría causar un incremento de temperatura y, por ende, la evaporación del hidrógeno
(Valenzuela Zapata, 2009).
2.7.3. Almacenamiento del hidrógeno en sólidos.
Consiste en almacenar hidrógenos por medio de la captura de estas moléculas en sólidos que
los contengan, para ser separados con procesos determinados y en condiciones apropiadas.
Los materiales más eficaces para su extracción son en los compuestos metálicos llamados
hidruros metálicos.
Cabe indicar que A.F. Palacios Lazcano afirma que: “La cantidad de hidrógeno que contiene
un hidruro ocupa un volumen que es aproximadamente 1/1000 del volumen que ocuparía
como el gas a PTN. Obviamente, la densidad energética de un hidruro (en términos del
contenido de hidrógeno) puede llegar a ser mucho mayor que la del H2 como gas a presión, e
incluso como H2 – liq.”
Los hidruros metálicos se basan en que existen ciertos metales que son hidrogenófilos, es
decir, tienen cierta tendencia a combinarse químicamente con el hidrógeno, si bien es cierto
que los enlaces químicos formados no son especialmente fuertes. Esta circunstancia es
aprovechada por la técnica para, previa aplicación de cierta cantidad de calor, romper dichos
enlaces y recuperar el hidrogeno. Además, este proceso termoquímico es reversible, de
manera que puede llenarse el depósito de hidruro metálico tantas veces como sea necesario
(Valenzuela Zapata, 2009).

33. 33
2.8. Transporte y distribución
La generalización del hidrógeno para el consumo de la población en general necesitaría de
una planificación global para su respectivo transporte y distribución.
Según Linares Hurtado y Moratilla Soria (2007) aseguran que: “Para el transporte se
necesitaría lo que actualmente se usa para el consumo de industrias determinadas.
 Por carretera en botellas presurizadas.
 Por ferrocarril o barco en botellas presurizadas o depósitos criogénicos.
En el caso de distribución Linares Hurtado y Moratilla Soria (2007) toman en cuenta lo
siguiente:
 Hidrógeno con servicios de hidrógeno presurizado. A nivel de transporte por
carretera estarían dedicadas al vehículo privado y autobuses urbanos (con pila o con
motor de combustión interna), así como a camiones y furgonetas de reparto. Todas
estas aplicaciones serían en mercados masivos. También se aplicaría este suministro
al transporte ferroviario, siendo un nicho de mercado de corto plazo el de transporte
de viajeros. En cuanto al transporte marítimo, se produciría un mercado a corto plazo
en embarcaciones destinadas a ríos y lagos.
 Hidrogeneras con servicio de hidrógeno líquido. El mercado se establecería a
corto plazo para motocicletas, suministrando el hidrógeno en cartuchos.
 Hidrógeno canalizado. Se destinaría a aplicaciones estacionarias, tanto para el
sector residencial/comercial con pilas de combustible de menos de 200 kW, como
para aplicaciones de generación distribuida con pilas de más de 200 kW.
 Suministro en botellas a presión. Se destinaría a la aviación y vehículos de
gran uso (taxis, etc), siendo ambos campos nichos de corto plazo. Bajo este formato
se suministraría el hidrógeno también a aplicaciones portátiles, en sustitución de las
actuales baterías”.
2.9. Costos de producción del hidrógeno
Aunque se ha esbozado en los anteriores apartados, llega el momento de preguntarse qué
costes lleva aparejados la producción de hidrógeno. Pues bien, hasta la fecha, prácticamente

34. 34
el 95% del hidrógeno a escala mundial proviene de combustibles fósiles y se obtiene
básicamente por reformado del vapor de gas natural. Es usado como componente en un
elevado número de procesos industriales convencionales tales como el refinado del petróleo,
fabricación de amoníaco, obtención de metanol…, así como en otras trasformaciones
necesarias para la industria química y la propulsión de cohetes y trasbordadores espaciales.
No en vano, en la década de los años setenta del siglo pasado ya se especulaba con la
posibilidad de emplear la entonces abundante energía nuclear para separar el hidrógeno
procedente del agua por electrolisis, y usar dicho proceso para posteriormente amortiguar la
curva de carga eléctrica en horas valle. El interés contemporáneo de la tecnología nuclear por
el hidrógeno (así como el de parte de la energía termosolar, como ya se ha visto), se focaliza
hacia el empleo de reactores de alta temperatura para conseguir por termólisis la
descomposición del agua.
Y, de entre todos los métodos para obtener hidrógeno de combustibles fósiles, el más
económico es el conocido como steam reforming (reformado con vapor) de gas natural,
siendo también competitivas en precios las técnicas de oxidación parcial y la gasificación.
Parece obvio pensar que, a medio plazo, la producción de hidrógeno más económicamente
competitiva se llevará a cabo mediante energías renovables o a través de combustibles fósiles
combinados con sistemas de captura o secuestro de CO2.
En general, se puede afirmar que no es excesivamente costoso producir hidrógeno en una
planta destinada a ello, pero no menos ciertos es que, debido a su baja densidad energética en
volumen, los costes logísticos sí acaban siendo muy altos. Ahora bien, un estudio responsable
de las implicaciones de generar hidrógeno no debe limitarse a un planteamiento cortoplacista
consistente solo en analizar los costes productivos. Antes bien, deberán tenerse en cuenta
también las implicaciones de producir y emplear hidrógeno contado con la disminución en
emisiones de dióxido de carbono, cuyos costes medioambientales nunca se introducen en
estos estudios (Velilla Díaz, 2015).
2.10. Beneficios de los vehículos con motor de combustión interna impulsados por
hidrógeno.
Tomando en cuenta lo detallado anteriormente en el texto, se pueden considerar los siguientes
beneficios que presenta el uso del hidrógeno en los vehículos de combustión interna
propulsados por este tipo de energía:

35. 35
 El hidrógeno es el elemento más abundante del planeta, se encuentra presente en los
hidrocarburos y en especial en el agua (ya que cerca del 70% de la superficie del
planeta está cubierta por agua), lo que hace al hidrógeno una energía renovable,
sustentable y sostenible para su respectivo uso.
 El hidrógeno posee más potencia en relación energía/ peso que cualquier otro
combustible (Erenovable, 2015).
 Produce poca o ninguna contaminación, ya que sólo libera vapor de agua en su
combustión (Erenovable, 2015).
 Esta clase de motores permiten aprovechar las especiales características que presenta
el hidrógeno como combustible, y que son 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 (Erenovable, 2015).
 Con un adecuado diseño podemos conseguir un motor con un rendimiento energético
mayor que el equivalente en gasolina y totalmente ecológico. Con todo esto se han
conseguido aumentos del rendimiento del 25-30% con respecto a los motores
equivalentes en gasolina (Erenovable, 2015).
 El uso de hidrógeno extiende la vida del motor y reduce el mantenimiento, ya que no
se acumula carbón en la cámara de combustión ni en las bujías, y los gases resultantes
son tan limpios que casi no se necesita cambiar el aceite del motor (sólo hay que
rellenarlo periódicamente) (Aficionados a la Mecánica, 2014).
 Los motores con combustión de hidrógeno arrancan y funcionan bien a bajas
temperaturas, son tolerantes al hidrógeno "sucio" y serían comparativamente fáciles
de mantener (Aficionados a la Mecánica, 2014).

36. 36
2.11. Planteamiento de conjetura o hipótesis
2.11.1. El crudo ecuatoriano es limitado y es la principal causa de la
contaminación ambiental.
Se sabe que los combustibles fósiles actuales además de ser contaminantes no son nada
renovables. Los combustibles derivados del petróleo como la gasolina y el diésel son las
principales fuentes de energía que se utiliza en los actuales motores de combustión interna,
por lo tanto el consumo es excesivo a nivel global.
Considerando también que los combustibles no son los únicos derivados del petróleo, sino
que existen otros productos que se consume a gran escala en el mundo, es por esto la gran
cantidad de extracción y exportación a los demás países.
Todos estos motivos indican que el petróleo está en su apogeo y es más probable que se
termine aproximadamente unos veinte años según investigaciones realizadas en el Ecuador si
se sigue extrayendo la misma cantidad exagerada.
Por consecuencia, cuando los combustibles fósiles usados en los vehículos generan la
combustión, se emanan diversos gases (debido a que el combustible es mal quemado) que son
contaminantes para la atmósfera, provocando la destrucción de la capa de ozono y el efecto
invernadero causante del calentamiento global.
2.11.2. La estructura de los vehículos con motores de combustión interna
impulsados por hidrógeno permite una mayor potenciación reflejada en el
movimiento de los automóviles.
Existen prácticamente dos tipos de motores de hidrógeno: los de combustión interna y los
generados por pilas de combustible con motor eléctrico.
La estructura de los vehículos con motores de combustión interna impulsados por hidrógeno
es similar al de un carro convencional, pero a diferencia que éste utiliza como combustible al
hidrógeno, generando que los motores sean más potentes (debido a que el hidrógeno es
volátil) y mucho más explosivo que la gasolina y otros tipos de combustibles.
El hidrógeno por ser menos denso se necesita que la estructura del motor sea más precisa y
confiable, consecuentemente los motores serían de mayor calidad teniendo en cuenta que el

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almacenamiento debe ser planificado y distribuido de forma correcta para que sea seguro de
utilizar.
Actualmente empresas reconocidas mundialmente, como la BMW, están fabricando
vehículos con este tipo de tecnología como lo es el hidrógeno para obtener una mejor
potenciación del motor.
2.11.3. El hidrógeno usado como fuente de energía en los motores de
combustión interna son amigables con el medio ambiente y por ende
contribuiría con el Plan Nacional del Buen Vivir en el país.
La combustión del hidrógeno en los motores no afectaría al medio ambiente porque solo se
emanarían moléculas de agua por el tubo de escape; a diferencia de los actuales motores de
combustión interna que emanan diversos gases contaminantes como moléculas de dióxido de
carbono, óxido nitroso, óxido de azufre, monóxido de carbono y otros gases causantes del
cambio ambiental produciendo el efecto invernadero.
Además de existir diversas formas limpias de sintetizar y almacenar el hidrógeno a menor y
mayor escala para todos tener al alcance esta energía renovable, sustentable y sostenible.

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CAPÍTULO III
3. Conclusiones
 La desaparición del crudo ecuatoriano se está dando por las altas exportaciones que se
dan en nuestro país debido a la gran demanda de los productos derivados para el
consumo humano y consecuentemente el uso de combustibles fósiles en los vehículos
contribuyen a la contaminación del medio ambiente.
 Los motores impulsados por hidrógeno actualmente se clasifican según su estructura:
los motores eléctricos que funcionan con pilas de combustibles y los motores de
combustión interna. Los motores de combustión interna son similares a los
convencionales (motores de gasolina), por lo tanto tienen el mismo funcionamiento;
las diferencias son que se emplea hidrógeno en vez de gasolina y es una distribución
diferente dentro de la cámara de combustión porque este es mucho más explosivo.
 El Plan Nacional del Buen Vivir consiste en mejorar la calidad de vida, una de las
formas para lograrlo es cuidar el medio ambiente usando combustibles que no emitan
gases contaminantes, como es el caso del hidrógeno en sus diferentes estados físicos.
El hidrógeno es considerado como fuente de energía limpia porque no produce
residuos, además de ser renovable, sustentable y sostenible por ser abundante en el
universo y fácil de encontrar.

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BIBLIOGRAFÍA
 Linares Urtado, J. I., & Moratilla Soria, B. Y. (2007). El hidrógeno y la enrgía. En J.
I. Linares Urtado, & B. Y. Moratilla Soria, El hidrógeno y la enrgía (págs. 79-80).
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 Valenzuela Zapata, M. Á. (2009). Tecnologías Solar-Eólica-Hidrógeno-Pilas de
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240). Ecatepec de Morelos, México: Tecnológico de Estudios Superiores Ecatepec.
 Velilla Díaz, J. P. (2015). SIstemas de Energías Renovables. Madrid, España:
Ediciones Paraninfo, S.A., 2005.

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de Sitio web de Aficionados a la Mecánica:
http://www.aficionadosalamecanica.net/motores-hidrogeno.htm
 AIHE. (2012). Acerca de: AIHE. Obtenido de Sitio web de AIHE: web:
www.aihe.org.ec
 Cocheseco. (02 de Junio de 2015). Cocheseco. Recuperado el 11 de Julio de 2015, de
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 Erenovable. (25 de Junio de 2015). Erenovable. Recuperado el 11 de 07 de 2015, de
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 Ministerio del Ambiente. (16 de Mayo de 2013). Ministerio del Ambiente. Obtenido
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web de La nación vivir: http://www.nacion.com/vivir/ambiente/Dioxido-carbono-
atmosfera-alcanza-alarmante o 1486251385.html

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ANEXOS
Anexo 1: El hidrógeno es el elemento de mayor abundancia en el planeta y generalmente se
lo encuentra en el agua.
Anexo 2: Motor de hidrógeno.
Anexo 3: Pila de combustible que duplica la potencia almacenada.
Anexo 4: Funcionamiento de una celda o pila de combustible.

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Anexo 5: Vehículo con motor eléctrico y celda de combustible (hidrógeno).
Anexo 6: Motor de hidrógeno de combustión interna.
Anexo 7: Vehículo BMW Hydrogen 7 con un motor de combustión bimodo de doce
cilindros.

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Anexo 8: Motor V12 del BMW Hydrogen 7 de combustión bimodo (funciona de modo dual).
Anexo 9: Estructura básica del BMW Hydrogen 7.
Anexo 10: Surtidor de hidrógeno.

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Anexo 11: Montaje del depósito de hidrógeno debajo de la bandeja trasera y detrás del banco
posterior.