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LA DECALINA COMO NUEVO MODO DE ALMACENAMIENTOEFICIENTE DE ENERGÍA1. INTRODUCCIÓNcriogénicos, el almacenamiento químico, el almacenamiento en estructuras carbonosas y elalmacenamiento como hidruros metálicos.El almacenamiento químico en hidrocarburos puede llevarse a cabo mediante elempleo de metanol, gasolina, diesel o gas natural. La principal ventaja de estos sistemas esla facilidad de adaptación que tendrían a la infraestructura que existe actualmente para loscombustibles líquidos, sirviendo como tecnología puente. Sin embargo, presentan dos grandesdesventajas: 1) Las reacciones en las que se obtiene hidrógeno a partir de ellos sonirreversibles; 2) Se obtiene CO como subproducto, que es un veneno para la pila aconcentraciones superiores a 20 ppm.Una alternativa interesante es usar cicloalcanos como almacenamiento, enreacciones de deshidrogenación a bajas temperaturas, que son reversibles y no se obtieneCO como subproducto. Entre ellos, se encuentran el ciclohexano (C 6 H 12 ), elmetilciclohexano (C 7 H 14 ) y el decahidronaftaleno o decalina (C 10 H 18 ).En este proyecto se propone el par decalina/naftaleno como medio dealmacenamiento de hidrógeno para fuentes móviles. La decalina tiene un punto deebullición elevado (185,3-193,3 ºC) comparado con los del ciclohexano (80,7 ºC) y elmetilciclohexano (100,9 ºC). Esto representa una ventaja en la manipulación del líquido yaque las pérdidas por evaporación son menores. Este tipo de almacenamiento químico tieneuna capacidad de almacenaje de 7,23% de H 2 en peso y de 63,7 kg-H 2 /m 3 , valoressuperiores al objetivo marcado por el DOE (Departamento de Energía de los EEUU) para2010 (6% en peso y 45 kg-H 2 /m 3 ).Comparando estos valores con otros tipos de almacenamiento (ver figura 1.3.), yteniendo en cuenta algunos resultados obtenidos (Hodoshima y cols.), podemos ver que elsistema de deshidrogenación de decalina/hidrogenación de naftaleno resulta una alternativamuy interesante para su empleo en fuentes móviles.Figura 1.3. Comparación de sistemas de almacenamiento de hidrógeno.4
LA DECALINA COMO NUEVO MODO DE ALMACENAMIENTOEFICIENTE DE ENERGÍA1. INTRODUCCIÓNEl modelo de sistema en el que el par decalina/naftaleno actuaría de portador dehidrógeno podría ser el siguiente (ver figura 1.4.): partiendo de hidrógeno obtenido a partirde la electrólisis del agua y de naftaleno obtendríamos decalina en una planta dehidrogenación. Esta decalina sería transportada a las estaciones de servicio donde losvehículos cargarían su depósito de decalina y descargarían el naftaleno, producto dereacción junto al hidrógeno. Este naftaleno sería llevado a la planta de hidrogenacióndonde comenzaría de nuevo el ciclo.Planta de electrólisisElectricidad H 2+ -+ 5 H 2 →TransporteH 2 OH 2 OPlanta hidrogenaciónde naftalenoTransporteEstación dedecalina→ + 5 H 2Figura 1.4. Infraestructura del hidrógeno basada en el almacenamiento mediante decalina/naftalenoLa reacción de hidrogenación catalítica de naftaleno es bien conocida y se lleva acabo comercialmente desde los años 1940, por lo que los esfuerzos de la investigación eneste tema deben centrarse en la reacción de deshidrogenación de la decalina, que se llevaríaa cabo previamente al punto de consumo de hidrógeno.La decalina o decahidronaftaleno presenta dos isómeros con distintos puntos deebullición, la cis-decalina (193,3 ºC) y la trans-decalina (185,3 ºC), y se usa como disolventepara naftaleno, resinas, aceites y ceras, además de en la preparación de colorantes,insecticidas y plastificantes.La reacción de deshidrogenación catalítica de la decalina puede representarse como:Pt/C+ 5 H 2Se trata de una reacción reversible, que en su sentido de deshidrogenación esfuertemente endotérmica (+297,3 kJ/mol a 298,15 K) y termodinámicamente desfavorablea bajas temperaturas.En reacción sólido-gas catalítica por encima de 400 ºC se obtienen conversionesaltas, pero como desventaja se forman subproductos carbonosos por craqueo que sedepositan sobre el catalizador, además de que la pérdida de energía a altas temperaturas esmayor.Una opción interesante ensayada en este proyecto es llevar a cabo ladeshidrogenación a través de un estado especial llamado de película líquida, en el que elreactivo se encuentra depositado sobre el catalizador formando una fina capa líquida. Así seconsiguen condiciones de destilación reactiva, donde se logra una mayor conversión que la delequilibrio termodinámico debido a la eliminación del producto por destilación, y en la queel catalizador pasa por estados seco-mojado alternativos.5
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