Evaluación de alternativas para potencializar el uso de hidrógeno como vector energético

103 Pages·2017·1.8 MB·Spanish

Evaluación de alternativas para
potencializar el uso de hidrógeno
como vector energético

Iván Ramiro Aguilar Aguilar

Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Departamento de Química
Bogotá, Colombia
2017

Evaluación de alternativas para
potencializar el uso de hidrógeno
como vector energético

Iván Ramiro Aguilar Aguilar

Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Ciencias - Química

Director (a):
Ph.D., Carlos Alberto Guerrero Fajardo

Línea de Investigación:
Hidrógeno
Grupo de Investigación:
Aprovechamiento Energético de Recursos Naturales

Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ciencias, Departamento de Química
Bogotá, Colombia
2017

A mis padres, mis hermanos y aquellas
personas que me apoyaron y me apoyan en todo
momento queriendo que yo cumpla con cada meta,
cada anhelo y cada sueño.

Agradecimientos
Agradecimiento especial al grupo de investigación: Aprovechamiento Energético de
Recursos Naturales APRENA, al profesor Carlos Alberto Guerrero Fajardo y al
departamento de Química de la Universidad Nacional de Colombia por la contribución a
esta Investigación.

A mis padres por siempre estar atentos y pendientes de lograr cada día más y ser cada
día mejor persona.

A mis hermanos por cada una de sus enseñanzas y esfuerzos propios, demostrando que
todo se puede lograr en la vida.

A mis amigos de la U, con ellos siempre podré contar y nunca dudaré de lo valiosos que
son, ni de los grandes logros que cada uno de ellos seguirá cosechando; Diana Martín,
Diana Orjuela, Diego Dorado “el perrito”, Diego Bonilla, Sandra Mendoza “Samy”, Angélica
García, Jhoston Zamora “Parcero”, y todos aquellos que hicieron parte de grandes
aventuras y que estuvieron pendientes de lograr a satisfacción esta meta.

Y por último y no menos importante agradezco a Yuly Jimena Robayo por su incondicional
apoyo y constancia en todo momento, siendo mi cómplice en aventuras que apenas
comienzan y con la alegría tan suya que me impulsa para conseguir cada vez logros y
metas más grandes con una linda sonrisa y gran esfuerzo. Siempre serás la más hermosa.

Resumen y Abstract IX

Resumen
La búsqueda por mejorar la calidad de vida de las sociedades, y disminuir el impacto
medioambiental generado por el uso cotidiano de combustibles en su mayoría de origen
fósil, fomenta el uso de energías renovables tales como energía eólica, hidroeléctrica,
solar, geotérmica, mareomotriz, entre otras, que junto a la generación de hidrógeno,
mitigan la demanda energética de países desarrollados y en vía de desarrollo con grandes
tasas de crecimiento tecnológico. El hidrógeno puede producirse ya sea a partir de
recursos fósiles o a partir de recursos renovables, por medio de una serie de procesos que
se pueden clasificar como termolíticos, de conversión química, electrolíticos, biológicos, y
fotónicos; así mismo en su almacenamiento encontramos el uso de hidruros metálicos,
estructuras de carbono, tanques, entre otros.

Entre los métodos de almacenar hidrógeno más seguros y económicos están: el
almacenamiento subterráneo en acuíferos y el almacenamiento como hidruros metálicos.
Para el almacenamiento de grandes cantidades pueden utilizarse espacios vacíos
provenientes de haber guardado las reservas de petróleo, del gas natural o las cavidades
resultantes de las actividades de la minería, por tanto el almacenamiento subterráneo es
aconsejable a gran escala.

Este documento es un texto de investigación que reúne la información más relevante en
torno al hidrógeno como vector energético; aclarando los métodos de producción y
almacenamiento que se encuentran en desarrollo; así mismo modelos y simulaciones que
han sido generadas para facilitar el desarrollo de la tecnología del hidrógeno. Exponiendo
además investigaciones realizadas por el grupo de investigación Aprovechamiento
Energético de Recursos Naturales (APRENA), de la Universidad Nacional de Colombia,
sede Bogotá, en este contexto; y que amplían la visión que se tiene acerca del potencial
industrial que tiene el hidrógeno como vector energético.

Palabras clave: Hidrógeno, Energía Renovable, Vector Energético, Energía Limpia
X Evaluación de alternativas para potencializar
el uso de hidrógeno como vector energético

Abstract
The search to improve the quality of life of societies, and to reduce the environmental
impact generated by the daily use of fossil fuels, encourage the use of renewable energy
such as wind, hydroelectric, solar, geothermal, tidal, Others, which together with the
generation of hydrogen, mitigate the energy demand of developed and developing
countries with high rates of technological growth.

Hydrogen can be produced either from fossil resources from renewable resources, through
a series of processes that can be classified as thermolytic, chemical conversion,
electrolytic, biological and photonic; Also in its storage are the use of metal hydrides,
carbon structures, tanks, among others.

The safest and most economical methods of hydrogen storage are: underground storage
in aquifers and storage of metal hydrides. For storage of large quantities, empty storage
spaces, oil reserves, natural gas or cavities resulting from mining activities can be used,
therefore underground storage is advisable on a large scale.

This document is a research paper that brings together the most relevant information about
hydrogen as an energy vector; Clarifying the production and storage methods under
development; Likewise models and simulations that have been generated to facilitate the
development of hydrogen technology. (APRENA), from the National University of
Colombia, Bogotá, in this context; and they broaden our view of the industrial potential of
hydrogen as an energy vector

Keywords: Hydrogen, Renewable Energy, Vector Energy, Clean Energy