Hidrógeno como fuente de energía limpia y su cadena de valor

H2: Cero Emisiones, Energía Limpia del Futuro

H 2 H HYDROGEN 2 ZERO EMISSION CLEAN ENERGY OF THE FUTURE EX

Ciclo de CO2 y Combustibles Fósiles

HidrógenoLuz solar Emisiones de vehículos y fábricas Ciclo de CO2 Fotosíntesis Respiración de las plantas Respiración de los animales Carbón orgánico Organismos en descomposición Respiración de las raíces Organismos muertos y productos de desecho Fósiles y combustible de fósiles SLevantamiento del océano La combustión de hidrocarburos en los últimos 150 años ha movilizado CO2 del subsuelo a la atmósfera Natural Gas Petroleum Coal ico rrey

Composición de Combustibles Fósiles

Composition: Composition: Composition: Carbon Hydrogen Nitrogen Sulfur Oxygen Carbon Hydrogen Nitrogen Sulfur Oxygen Minerals Carbon Hydrogen Nitrogen Sulfur Oxygen Minerals

Formación Natural de Petróleo y Gas

OIL AND GAS NATURAL FORMATION Small Marine Organisms Sand Sediment and Rock Marine Organisms and Plants Heat and Press Heat and Pressure Trapped Gas . Trapped Oil Remains of Organisms 300-400 MILLION YEARS AGO 100 MILLION YEARS AGO Time and Pressure Time and Pressure Marine Organisms Remains of Organisms Natural Oil and Gass o Oil and Gas Drilling Sand and Sediment TODAYTecnológico de Monterrey

Reacciones Químicas y Emisiones

C.H. X + 02 2 CO2 2 + H,O + Heat and light CO2 H2O CO2 H2O CO2 CO2 O2 O O2 O2 O2 O2 CH CH CH CH CH CH CH CH CH

Absorción y Mitigación de GEI

¿Cómo se absorben o mitigan los GEI? Tecnológico de Monterrey Sumideros naturales 02 C02 Desarrollo tecnológico CO2 8Tecnológico de Monterrey

El Hidrógeno: ¿Una Ecuación sin Carbón?

¿Y si quitamos el carbón de la ecuación? + - H2 2 O2 H2O 2 Pero ... ¿ es posible?El hidrógeno Tecnológico de Monterrey

Características del Hidrógeno

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo, además es el átomo más pequeño y ligero. Hydrogen H H Hydrogen H 2 Dos átomos se combinan para formar la molécula de un gas incoloro, inodoro, sin sabor, no tóxico y 14 veces más ligero que el aire. El gas hidrógeno es altamente flamable y explosivo, con una gran densidad energética (143 MJ/ kg)

Hidrógeno como Combustible

Hidrógeno como combustible Tecnológico de Monterrey Cómo combustible puede revolucionar la cadena de suministro energético y descarbonizar el consumo de combustible, además de otras características :

• Facilidad de combustión completa.
• Alto contenido de energía por unidad de masa. Aprox. 3 veces mayor que la gasolina.
• No tóxico.

1 H Hydrogen 1.000 , r GASOLINA HIDRÓGENO 2. IN H2Tecnológico de Monterrey

El Curso de Vida del Hidrógeno

Fuentes de Energía Primaria

AGUA ENERGÍA PRIMARIA :0 Transporte Vivienda Ríos Océanos Subterránea Atmósfera + Solar Eólica Gas natural Geotérmica H2 Como vector energético Logística industrial Pequeñas aplicaciones

Impacto Medioambiental y Económico

EN LO MEDIOAMBIENTAL. REDUCCIÓN DE CO2 A LA ATMÓSFERA - DEPENDENCIA DE RECURSOS FÓSILES + CALIDAD AMBIENTAL EN ENTORNOS URBANOS EN LO ECONÓMICO/TECNOLÓGICO MAYOR EMPLEO EN SECTORES TECNOLÓGICOS + DESARROLLO DE ECONOMÍAS LOCALES + IMPULSO DE STARTUPS Y PROYECTOS INNOVADORES + CONOCIMIENTO CIENTÍFICO EN ENERGÍAS ALTERNATIVA

Procesos Actuales para la Obtención de H2

Procesos utilizados actualmente para la obtención de H2 Tecnológico de Monterrey El hidrógeno es un portador de energía como la electricidad y puede producirse a partir de una amplia variedad de fuentes de energía como:

• Hidrocarburos (carbón, gas natural, petróleo, etc) .*
• Reactores Nucleares*
• Energías Renovables (Solar, eólica, térmica, hídrica, etc.) 0 RF 2 *Uso de energías no renovables, subproductos de reacción: CO2 H 2

El Pantone del Hidrógeno: Tipos por Tecnología

El pantone del hidrógeno Tipos según la tecnología empleada en su producción 2 Tecnológico de Monterrey Autor: Álvaro Merino (2022) *El hidrógeno amarillo también puede referirse a aquel que es generado con fuentes mixtas

Clasificación y Emisiones Asociadas

NEGRO MARRÓN GRIS AZUL TURQUESA ROSA VERDE AMARILLO BLANCO Fuente de energía Carbón bituminoso Lignito Hidrocarb. (gas natural principalmente) Hidrocarb. (gas natural) Hidrocarb. (gas natural) Energía nuclear Renovables Energía solar* Presente de por sí en la naturaleza Proceso más usado Gasificación de carbón Gasificación de carbón Extracción con vapor (reformado) Extracción con vapor Pirólisis (descomposición mediante calor) Electrólisis (separación mediante electricidad) Electrólisis Electrólisis En exploración Muy altas Muy altas Altas Medias (incluye sistemas de captura de carbono) Bajas (carbono sólido, sin CO2 Bajas Bajas O nulas Bajas O nulas Nulas Emisiones asociadas El hidrógeno gris y azul son los más producidos en la actualidad Tipos que emplean combustibles fósiles El hidrógeno rosa, verde y amarillo son los más eficientes y factibles de desarrollar a medio plazo EOM elordenmundial.comTecnológico de Monterrey

Hidrógeno Verde: Punto de Inflexión para América Latina

Hidrógeno verde: ¿ punto de inflexión para América Latina? DW - .. Hidrógeno verde Dw 1:38 / 9:42 · Opciones sostenibles para la producción de hidrógeno > https://youtu.be/kQUCAu8XkNk?feature=sharedTecnológico de Monterrey

Tipos de Energía y Procesos de Producción

TIPO DE ENERGÍA UTILIZADA Energías Renovables - Eólica - Fotovoltaica - Biomasa - Solar de alta temperatura - Oceánica PROCESO TERMÓLISIS Divide la molécula de agua en hidrógeno y oxigeno mediante energía térmica ELECTRÓLISIS Divide la molécula de agua en hidrógeno y oxigeno mediante energía eléctrica H 2 Energía Nuclear - Fusión - Fisión REFORMADO Y GASIFICACIÓN Por medio de reacciones químicas, convierten combustibles orgánicos y fósiles en hidrógeno, liberando CO2 Combustibles Fósiles - Petróleo - Gas Natural - Carbón CAPTURA Y ALMACENAMIENTO DE CO2Tecnológico de Monterrey

Electrólisis: Descomposición del Agua

Electrólisis En la electrólisis, las moléculas de agua (H2O) se descomponen en oxígeno (O2) e hidrógeno (H2) por la acción de una corriente eléctrica continua conectada al agua a través de electrodos. 1 02) Hz + - 2 H 2

Producción de Hidrógeno con Energías Renovables

Producir hidrógeno con energías renovables Tecnológico de Monterrey ELECTRÓLISIS DEL AGUA ALCALINA Energía O2 H2 + H2 Excedente de electricidad H2 Eco-amigable Energía solar Ánodo Cátodo Membrana Transporte con celdas de combustible Energía eólica Industria aeroespacial REVISTA KNOWABLE FUENTE: Z. CAI ET AL / JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A 2019 Energía hidroeléctrica Industria química

Avances en Tecnologías de Hidrógeno

Nivel de Madurez Tecnológica: Producción e Infraestructura

Avances en las tecnologías de hidrógeno Tecnológico de Monterrey Technology readiness level - low-carbon hydrogen production Technology readiness level - infrastructure 11 Ammonia tanker Storage tank (all carriers) Trucks (all carriers) LOHC tanker 10 . Salt caverns Pipeline new Hydrogen liquefaction PEM 9 ALK 8 + Pyrolysis - plasma Repurposed pipelines SOEC LOHC 7 Partial oxidation Pyrolysis - catalytic decomposition Biomass gasification AEM 6 ATR Steam reforming 5 . ATR - GHR Coal gasification Underground reforming 4 Sorption enhanced steam reforming Pyrolysis - thermal decomposition Natural hydrogen extraction 3 Aquifiers Chemical looping Thermochemical water splitting 2 1 Electrolysis CCUS Other production Storage Distribution Conversion Small prototype Large prototype Demonstration Market uptake Mature Fuente: iea Fast-cycling salt caverns Lined hard rock cavern H2 de-blending Ammonia cracking Depleted gas fields H2 blending + Liquid H2 tanker

Cadena de Valor de Exportación de Hidrógeno Renovable

H2 Tecnológico de Monterrey Cadena de valor de exportación de hidrógeno renovable - O O2 H2 H2 H2 H2 1. Electricidad renovable 2. Electrolizador 3. Almacenamiento provisional 4. Conversión Transporte h 6. Consumo 5. Distribución / Exportación Distribución/ Exportación H2O

Generación de Energía a partir de Hidrógeno

Tecnológico de Monterrey A partir del hidrógeno se puede obtener energía eléctrica, mecánica o térmica, con altos rendimientos y nulas emisiones de CO2, su uso solo produce agua. A 1 4+ H2 + 0 - +Fuente: PV Magazine https://www.pv-magazine- mexico.com/2019/03/29/descifrando-una-incognita-de-la-industria- electrica-nacional-el-almacenamiento-de-la-energia-eje-central-de- transicion-energetica/

Sistemas de Almacenamiento de Energía

Intermitencia en la Generación de Energía Renovable

Sistemas de Almacenamiento de Energía Intermitencia en la generación de energía a partir de Fuentes Renovables Energía solar 0 Energía eólica -- > Energía del oceano i O Intermitencia Condición de las energías renovables que consiste en la variabili dad y la incertidumbre en la disponibilidad de las fuentes de energía, como el viento, el sol y las marcas, entre otros, que por su naturaleza no pueden ser constantes o controlables. Una de las medidas utilizadas para enfrentar: esta problemática son los diversos sistemas de almacenamiento de energía.

Tipos de Almacenamiento

Mecánico · Bombeo hidráulico · Aire comprimido · Volantes de inercia Volantes de inercia Criogénico · Aire liquido Electroquímico Eléctrico · Capacitor y supercapacitor · Energía magnética por superconducción Baterías Zn-Br Redox de Vanadio Bateria híbrida Baterías de flujo · Redox Hibridas 250 Baterias Baterías emergentes · Baterías de cloruro de niquel-sodio · Baterías de zinc-aire · Baterias de ion-aluminio Li-ion Batertas Baterías convencionales · Baterías de plomo-ácido · Baterias de ion-litio Baterías de sodio-sulfuro · Baterías de níquel-cadmio Térmico · Calor sensible y calor latente · Materiales con cambio de fase Termoquímico · Celdas de combustible de hidrógenoTecnológico de Monterrey

Power-to-X: Combustibles Carbono Neutro

Power-to-x: carbon-neutral fuels Electrolysis 5 + H2O CO2 H2* Synthesis Fuels, chemicals Source: DW | *H2 = hydrogen CDW

¿Qué es el Amoniaco?

¿Qué es el amoniaco? Tecnológico de Monterrey El amoniaco, también llamado gas de amonio o formulado como trihidruro de nitrógeno, es un compuesto químico de olor muy fuerte y desagradable y se encuentra habitualmente en forma de gas incoloro Se produce de forma natural mediante la descomposición de la materia orgánica, pero se produce a gran escala de forma industrial. Proceso de Haber-Bosch N2(g) + 3H2(g) -> 2NH3(g) ANHYDROUS 18000 1005 2 AMMONIA

Amoniaco Verde: Producción y Uso

Amoniaco verde Tecnológico de Monterrey Production Synthesis Storage utilize H2 storage 000 .... H2 Feedstock Grid NH3|shipment Electrolysis Gas turbine power plant Wind power N2 N2 NH3 cracking NH3 synthesis NH3 storage Fuel cell vehicles Solar power Air separation î 1 O2

Densidad Energética de Portadores de Hidrógeno

Energy density of various hydrogen carriers by weight and volume. Tecnológico de Monterrey 40 · Diesel 35 ·Gasoline 30 LNG · Ethanol Methane(LNG) 20 LPG · Methanol · Liquid Ammonia Proposed DOE goal 2020 Liquid Hydrogen .... Metal.amines .CNG MH, .LOHC Hydrogen Gas (700Bar) 5 .LH, CGH, NaBH Hydrogen Gas Batteries 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Mass energy density (MJ kg-1) NH3 contains 17.8% H in weight and 1 L liquid NH3 can produce 108 g H2 1 L of saturated liquid ammonia contains 120 kg/m3 H2 while 1L of liquified hydrogen contains only 71 kg/m3 Volumetric energy density (MJ L-1) 25 15 10