Un grupo multidisciplinario logró generar este elemento químico con altos niveles de pureza, capaz de mezclarse con combustible (gasolina o diésel), para emplearlo en motores de combustión interna sin ocasionarles ningún daño
El Politécnico se ha consolidado como pionero en el estudio del hidrógeno y en los próximos años México dará un paso importante en el uso de este elemento químico.
En la carrera energética a nivel mundial, el hidrógeno se posiciona como una alternativa sostenible y, ante esta realidad, el Instituto Politécnico Nacional (IPN) logró consumar una hazaña al convertirse en la única casa de estudios del país que, con tecnología endógena, produjo por primera vez hidrógeno (H) de forma segura.
Mediante un generador de alta tecnología y sistemas periféricos se logró obtener este elemento químico con altos niveles de pureza, el cual se puede mezclar con combustibles fósiles y emplearlo en motores de combustión interna y procesos de combustión externa, para mejorar el medio ambiente y alcanzar ahorros económicos considerables.
El doctor en Ingeniería Mecánica, Juan Manuel Sandoval Pineda, –quien es egresado de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), Unidad Zacatenco y con una experiencia profesional de más de 20 años en la industria–, coordina a un grupo multidisciplinario de científicos quienes desarrollan el proyecto de investigación “Hidrógeno por Electrólisis Alcalina”, con el que fue posible posicionar al Politécnico como la institución pionera en el estudio del hidrógeno como fuente de energía sostenible aplicado a motores de combustión interna.
Al compartir los avances del proyecto con la Gaceta Politécnica, el científico enfatizó que el verdadero reto fue crear un generador de hidrógeno de alta tecnología que pudiera ofrecer este elemento químico con la pureza necesaria para emplearlo en motores de combustión interna, capaz de mezclarse con el combustible (gasolina o diésel) sin ocasionar ningún daño a los motores.
Con los conocimientos y la experiencia forjada durante el desarrollo del proyecto de investigación, el doctor Sandoval Pineda, junto con su equipo de trabajo, creó un generador pequeño (electrolizador alcalino de celda húmeda, con un burbujeador y un secador, además de una batería), con el cual logró poner en marcha una motocicleta convencional con combustible dual: gasolina-hidrógeno.
El profesor e investigador de la ESIME Azcapotzalco aseveró que en esta motocicleta se inyecta hasta un 10 por ciento de hidrógeno y el restante de gasolina para que funcione de forma correcta. Comentó que esta unidad recorre alrededor de 15 kilómetros diariamente y ha tenido un desempeño óptimo. “Registramos un considerable ahorro de gasolina y una reducción de gases contaminantes de acuerdo con estudios efectuados por el equipo de científicos del IPN”, acotó.
Recordó que en las últimas décadas del siglo pasado se presentó una crisis por la generación de contaminación ambiental a nivel mundial derivada del dióxido de carbono. En ese momento –dijo– muchos científicos pensamos en aplicar la tecnología del hidrógeno a motores de combustión interna para reducir el consumo de combustible fósil y los contaminantes. “En esos años muchas personas en México empezaron a hacerlo de forma empírica, pero fueron esfuerzos muy aislados”.
Sandoval Pineda explicó que, a partir de esta crisis, un equipo de investigadores de la ESIME Azcapotzalco logró escalar esta tecnología para aplicarla a procesos de combustión, con la finalidad de formar recursos humanos especializados y profundizar en la tecnología del hidrógeno.
El doctor en Ingeniería Mecánica –quien tiene Nivel I en el Sistema Nacional de Investigadoras e Investigadores de la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (Secihti)–, rememoró que en 2011 la ESIME Azcapotzalco consolidó una colaboración con la Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas (ESIQIE) para generar hidrógeno en una práctica de clase, pero con el paso del tiempo esta tecnología evolucionó con el objetivo de implementarla en el sector industrial.
Acompañado por estudiantes y profesores, integrantes de su equipo de trabajo, Sandoval Pineda afirmó: “Todavía no empezaba el bum del hidrógeno a nivel mundial, aunque ya había muchos países que lo desarrollaban, pero no difundían el conocimiento y lo mantenían en secreto”.
Desde 2011, recalcó, nosotros empezamos a diseñar el generador a partir de teorías y con toda la base científica que implica un proyecto de esta envergadura. “En colaboración con la doctora Rosa de Guadalupe González Huerta (científica de la ESIQIE) se logró desarrollar el proyecto para generar hidrógeno de alta pureza, para reducir contaminantes de motores de combustión interna (diésel y gasolina) y emplearlo para procesos de producción externa como hornos”.
Expuso que un generador de hidrógeno se compone de un electrodo alcalino, mismo que se integra en su parte interna de electrodos (un cátodo positivo y un ánodo negativo). “Al inyectarle corriente eléctrica en los electrodos surgidos en una sustancia líquida se genera el hidrógeno. Empezamos a desarrollar sistemas de producción de hidrógeno de 300 mililitros y ahora con mejores capacidades, materiales y el generador, logramos producir 5 litros por minuto”.
Como resultado de todo ese trabajo, este generador del Politécnico se encuentra en trámite de patente, la cual se gestionó con el apoyo del Centro de Patentamiento “Guillermo González Camarena” del IPN.
Destacó que con este estudio –en el cual participan las redes de Investigación de Energía y de Innovación Automotriz del IPN–, se han graduado con proyectos académicos y científicos estudiantes de nivel medio superior, licenciatura, maestría y doctorado.
Cuando una persona escucha la palabra hidrógeno –dijo– de manera natural la asocia a una explosión. “Han pasado ya varios años para que, con toda la normatividad y procedimientos de seguridad, se profundice en el estudio y producción de este elemento químico a baja escala”, recalcó.
Informó que en pruebas al mezclar hidrógeno de alto nivel de pureza con el diésel se han obtenido resultados prometedores de alta rentabilidad. “Descubrimos que la aplicación fuerte está en el diésel, con un hidrógeno que posee 99.9 por ciento de pureza, limpio sin arrastre de electrolito que pueda contaminar los motores”, señaló.
Con orgullo resaltó que uno de sus alumnos realizará en la Universidad de Castilla-La Mancha (España) estudios con motores que operan con hidrógeno. Confirmó que México en el mediano plazo tendrá que utilizar el hidrógeno para impulsar la movilidad: “Se hizo un estudio por parte de la Secretaría de Energía y como resultado se nombró al Politécnico como la institución más avanzada en electrólisis alcalina”.
Derivado de este proyecto de investigación se han obtenido premios tecnológicos y primeros lugares en congresos y exposiciones, además el doctor Juan Manuel Sandoval Pineda recibió recientemente un reconocimiento que acredita a sus espacios de investigación como Laboratorio Nacional de Tecnología del Hidrógeno por parte de la Secihti y, para ello, se evaluaron capacidades, niveles de seguridad, logros y proyecciones a corto plazo.
“Con estos avances, el Politécnico se ha consolidado como pionero en el estudio del hidrógeno y en los próximos años México dará un paso importante en el uso de este elemento químico. La mayor fortaleza del IPN son los estudiantes, quienes podrán insertarse en el sector productivo para desarrollar empresas de base tecnológica alrededor del proyecto del hidrógeno”, concluyó.
RECUADRO
Datos del hidrógeno
⮚ Primer elemento de la Tabla Periódica
⮚ Hidrógeno proviene del griego “hydros” agua y “genes” creador
⮚ Es el elemento químico más ligero que existe
⮚ Es el gas más abundante en el Universo
⮚ Está formado por un protón y un neutrón
⮚ Este gas al oxidarse crea agua (H2O)
⮚ El físico y químico británico, Henry Cavendish, descubrió en 1766 el hidrógeno y la composición del agua
⮚ Las estrellas brillan porque convierten grandes cantidades de hidrógeno en helio
⮚ El Sol consume 600 millones de toneladas de hidrógeno por segundo
⮚ La hidrólisis es el proceso que crea hidrógeno a partir de agua y energía eléctrica
⮚ Es una de las fuentes de energía limpia más prometedora del futuro
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