Energía: pasado, presente y futuro

  • Institución: Escuela Técnica Superior de Ingeniería Química (ETSEQ), Universitat Rovira i Virgili
  • Área: Ciencia y Tecnología / Ingeniería química

El proyecto empezará con una introducción referente a las diferentes fuentes de energía, viendo también cual es la clasificación más típica de estas energías. Esta introducción nos servirá para describir el marco en el cual se va a desarrollar el proyecto en sí. Una vez presentado el contexto, se dará a conocer de forma más precisa y detallada el proceso mediante el cual las diferentes fuentes de energía son capaces de subministrarnos la energía que necesitamos en nuestro día a día. Básicamente se tratará el funcionamiento de las centrales nucleares, las centrales hidroeléctricas, los parques eólicos y las plantas fotovoltaicas. Aun así, el nivel de detalle y precisión sobre las diferentes fuentes de energía dependerá, en cierta medida, de los intereses de los estudiantes del proyecto, permitiéndoles obtener más información sobre aquellas fuentes que consideren más interesantes desde su punto de vista.

Posteriormente, se introducirá el concepto del mix energético en relación a la producción de energía eléctrica y al consumo de la misma. Se pondrá de manifiesto la importancia de la combinación de todas las fuentes mencionadas anteriormente para satisfacer las necesidades del mercado y cuáles son las cifras más relevantes, tanto a nivel estatal como a nivel mundial. Los estudiantes podrán ver la producción y consumo de energía eléctrica en España en tiempo real y saber que fuentes de energía son las que están subministrando energía eléctrica al país en ese preciso instante.
A través de la información anterior, se hablará con más detalle de las energías renovables, poniendo especial énfasis en las pilas de combustible. Se dará a conocer la tecnología de membranas aplicada a la generación y acumulación de energía en forma de celdas de combustible y su aplicación en la automoción.

Las celdas de combustibles son en realidad reactores químicos para la generación de electricidad a partir de un combustible. Un caso concreto de esas celdas son las de hidrógeno. En este caso el combustible es el gas citado que, mediante la suma de dos semirreacciones redox se descompone para dar protones, que a su vez, reaccionan con oxígeno para dar agua como producto final.

Estas dos semirreacciones tienen lugar en dos compartimentos separados por una membrana semipermeable, conductora a protones haciendo la función del electrolito. Además, las reacciones tienen lugar gracias a la existencia de catalizadores a ambos lados de la membrana. El conjunto de todas estas partes se denomina MEA. Para cerrar la reacción, los electrones viajan por el circuito eléctrico de manera que su flujo se puede utilizar como fuente de energía eléctrica para el funcionamiento de dispositivos.

En la actualidad esta tecnología está en disponible en forma comercial pero en un estado no maduro, de forma que multitud de grupos de investigación están desarrollando nuevos catalizadores, nuevas membranas y nuevos dispositivos para poder llevar a la sociedad en su conjunto esta tecnología y aprovechar así sus ventajas. Una de ellas es la mayor eficiencia energética de los motores eléctricos frente a los de combustión interna, pero para ello se deben tener también las mejores "baterías" posibles, de entre ellas, las que mayor densidad eléctrica y de mejor disponibilidad, son las pilas de combustible, en sus diferentes versiones, una de ellas las de hidrógeno, pero también las directas de metanol, de bioetanol, etc.

En este curso se va a presentar la ciencia y tecnología de las pilas de combustible a los estudiantes: formación en la ciencia básica en la que es sustenta la tecnología de pilas de combustible, esquema de las pilas, tipos de pilas, reacciones químicas, materiales y aplicaciones, etc., y se les va a permitir usar en coches teledirigidos de pila de hidrógeno, mostrando que la ciencia y la tecnología no están reñidas con la diversión y con las aplicaciones en la vida real. Además se les facilitará equipos para que ellos mismos monten una pila de combustible, que generen el combustible y que el caractericen mediante medidas eléctricas.

Los participantes tendrán la oportunidad de manipular coches de radiocontrol basados en la tecnología de pila de hidrógeno. Los alumnos deberán identificar las diferentes partes y explicarlas al resto de la clase, además de prepararlos para funcionar.

1ª sesión. El primer día de su estancia en Campus Científicos de Verano, los alumnos asistirán a un acto de presentación del proyecto en el que se hará una descripción de las actividades previstas durante toda esa semana. Posteriormente, habrá una clase teórica de introducción a las fuentes de energía para contextualizar el desarrollo del proyecto en sí.

2ª sesión. Los estudiantes podrán conocer el petróleo como combustible fósil y las diferentes etapas por las que pasa hasta convertirse en objetos de la vida cotidiana. Se les instruirá sobre la importancia de la industria química y petroquímica a nivel de Tarragona y su influencia en el mercado estatal.

Serán partícipes de una serie de experimentos químicos y, por último, visitarán una industria para poder asimilar los conocimientos impartidos en el Aula de la Química y lograr un acercamiento al mundo industrial y de la química.

3ª sesión. En esta clase se describirán las centras nucleares, como energía no renovable, y las centrales hidroeléctricas, los parques eólicos y las plantas fotovoltaicas como energía renovables. Se introducirá el concepto de mix energético y se presentará la composición de este a nivel estatal. Los estudiantes tendrán la oportunidad de ver la cantidad de energía eléctrica que se está generado y consumiendo en tiempo real.

Se realizará una sesión de formación teórica basada en la ciencia básica en la que es sustenta la tecnología de pilas de combustible, esquema de las pilas, tipos de pilas, reacciones químicas, materiales y aplicaciones.

4ª sesión. Las actividades que se desarrollarán el cuarto día del proyecto se llevarán a cabo en el laboratorio. Los alumnos se organizarán en equipos para que ellos mismos puedan montar una pila de combustible, generar el combustible y caracterizar mediante medidas eléctricas.

5ª sesión. La sesión de presentación de los resultados del proyecto se llevará a cabo el último día de la semana. Los estudiantes deberán realizar una presentación de lo que han realizado en las diferentes sesiones y los conocimientos adquiridos. Para realizar esta presentación delante de sus compañeros y los responsables de los otros proyectos, los estudiantes podrán utilizar una presentación en Power Point o cualquier formato similar, como por ejemplo, Prezzi. Los estudiantes podrán utilizar material del laboratorio y/o de las diferentes prácticas realizadas para exponerlo en la presentación del proyecto.


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