El aire es una materia prima abundante que se obtiene sin coste alguno. Su composición en un 99% es oxígeno más nitrógeno mientras que el 1% restante está constituido por diferentes gases nobles donde destaca el argon. De todos modos, según la temperatura y la posición pueden aparecer trazas de otros compuestos como pueden ser el CO2 o el agua. Aparte de estos compuestos también es posible la presencia de diversos compuestos contaminantes de orígenes diversos.

Es común entre los estudiantes de ciencias utilizar Internet para obtener datos sobre diferentes compuestos químicos (ya sea su peso molecular, su punto de fusión o cualquier otro parámetro) o ecuaciones matemáticas por ejemplo.  Estas son las diferentes herramientas que se pueden encontrar en la web y de forma gratuita en forma de ayuda:

  1. NIST (National Institute of Standards and Technology), que recoge información detallada y veraz sobre una cantidad inmensa de compuestos (http://webbook.nist.gov/chemistry/).
  2. DDBST (http://www.ddbst.com/). En esta página web se puede obtener propiedades tanto termodinámicas como de transporte de compuestos puros o mezclas para realizar diseños de procesos, procesos de síntesis o estimación de propiedades.
  3. WolframAlpha (http://www.wolframalpha.com). Este programa matemático tiene variedad de recursos y ofrece cantidad información y ayuda en lo que a la matemática se refiere.

A la hora de plantear un trabajo o un proyecto uno de los primeros pasos que se llevan a cabo consiste en la recopilación de información relacionada con el tema de estudio. Para ello, aparte de la bibliografía que se puede encontrar en los libros, se puede recurrir a la bibliografía digital que a día de hoy tiene cada vez más relevancia y su uso aumenta de forma importante.

Son varias las páginas a las que se puede recurrir y de forma gratuita para poder leer artículos y publicaciones que tengan relación con el tema deseado. Aquí se recogen varias páginas que a mi parecer pueden ofrecer abundante información de calidad :

  1. Research gate (http://www.researchgate.net). Esta página fue creada para facilitar la colaboracion entre cientificos del todo el mundo. Hoy se conoce como una gran fuente de conocimiento dentro del mundo científico.
  2. EndNote Web 3.3 es un recurso que ayuda a recopilar de forma ordenada la información que se haya podido encontrar.
  3. Science Direct (http://www.sciencedirect.com/). En esta página se pueden encontrar artículos y documentos de gran variedad que son realmente interesantes por su grado de detalle y cualificacion.
  4. Web of Knowledge. Es una página similar a Science Direct en donde se pueden encontrar artículos sobre todo tipo de temas.
  5. Revista Investigacion Educativa (http://www.um.es/depmide/RIE/).

Por último, destacar esta página donde se dan a conocer hasta 66 recursos diferentes para la investigación y la docencia:

http://manuelgross.bligoo.com/content/view/879384/Guia-de-66-Recursos-en-Internet-para-Investigadores.html

En caso de que cualquiera desee nuevos sitios de la red donde encontrar información se puede poner en contacto conmigo y en medida de lo posible intentare ayudar.

En la obtención electroquímica del hidrógeno juegan un papel preponderante tanto los aspectos termodinámicos como los cinéticos de la reacción. Especialmente estos últimos, ya que dependen fuertemente de la composición de los materiales de los electrodos, y éstos a su vez influyen en la economía del electrolizador.

Otro aspecto importante lo juega, el separador, es decir el elemento físico que mantiene aislado el compartimiento anódico del catódico, evitando la difusión de gases. Existen separadores físicos denominados diafragmas y físico químicos o membranas, cada uno con sus ventajas y desventajas. 

El electrolito usado en los electrolizadores alcalinos tradicionales es el hidróxido de potasio (KOH), en una disolución del 20-30% en peso por su conductividad óptima.  Las temperaturas y presiones de trabajo típicas son de 70-100 ºC y de 1-30 bar, respectivamente.

Físicamente el “stack” de un  electrolizador consiste en varias celdas acopladas en serie. Existen dos tipos de diseño de celda monopolar y bipolar (ver figura 1).

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Figura 1. Principio de un diseño de electrolizador monopolar (izq) y bipolar ( dra).

Los monopolares consisten en ánodos y cátodos aislados unos de otros por separadores, usualmente de asbesto, introducidos en KOH al 28% a 60-80º C, por donde se pasa una corriente de 135 mA/cm2. En esta celda, cada electrodo tiene la misma polaridad en ambas superficies y ocurre un solo proceso, esto es, el desprendimiento de H2 ó O2. Una misma celda contiene varios electrodos, conectándose los cátodos y los ánodos en paralelo. Así, el voltaje total será el del par ánodo/cátodo siendo esencialmente del orden de 1,7-2,0 V. A bajos voltajes, el aislamiento interno de los electrodos es relativamente simple, lo que permite obtener altas corrientes por celda unitaria, aumentándose el número de electrodos en el “stack” o celda-tanque.

Los electrizadores bipolares consisten en un único modulo con un gran número de electrodos, donde cada uno funciona como cátodo por una cara y como ánodo por la otra. El conjunto se monta de forma que se obtiene una configuración de celta tipo filtro-prensa donde cada electrodo es aislado y cada par de electrodos se separa por un diafragma, formando una celda individual. De esta forma un electrolizador bipolar puede contener de varias decenas a cientos de celdas individuales en serie. 

En los primeros diseños las celdas para la electrolisis del agua eran tipo tanque, sin embargo, recientemente han sido sustituidas por celdas bipolares por el hecho de que estas últimas presentan menores costos de instalación y también por la mayor facilidad de operación a temperaturas y presiones altas, lo que ocasiona una reducción en el voltaje de la celda. La desventaja de estos electrolizadores bipolares es que una celda defectuosa, paraliza la operación de toda la celda tanque.

En virtud de las perspectivas mundiales sobre reservas de petróleo, es evidente que el petróleo es una fuente agotable y que los carburantes deberán obtenerse a partir de otras fuentes. Cuándo y cómo tendrá lugar la sustitución masiva de la materia prima es una cuestión hoy desconocida.

El único proceso de obtención de carburantes sintéticos a partir del carbón, previo a la primera crisis del petróleo (finales de los sesenta, principios de los setenta), fue la pequeña planta Sasol de Africa del Sur. La decisión de construir esta planta nació en 1950 y fue proyectada en 1955. Sin embargo el bajo precio del petróleo en los años posteriores llevó a desechar el proceso, por lo que el proyecto original se corrigió potenciando la gasificación para obtener gas ciudad.

A comienzos de los años 70 tuvo lugar un fuerte crecimiento de la demanda y se generó una gran presión sobre los países de Oriente Medio, en solicitud de aumento de producción. En Octubre de 1973 la respuesta de la OPEP (Organización de Países Exportadores de Petróleo) fue un embargo de petróleo, que desequilibró drásticamente el equilibrio entre oferta y demanda y que desencadenó un crecimiento del precio del petróleo hasta cuadruplicarse. Esta situación fue mantenida por la OPEP hasta 1978. El brusco aumento del precio del petróleo hizo rentable el relegado proyecto de obtención de carburantes a partir del carbón. En paralelo, en el Departamento de Energia de los Estados Unidos se inició un amplio programa de investigación de licuefacción de carbón y empresas privadas se introdujeron masivamente en la investigación energética. En 1975 Brasil arrancó con un programa de carburantes sintéticos a partir de etanol. En  1976 Mobil dio publicidad a su proceso MTG (Methanol To Gasoline) sobre un catalizador con zeolita.

A partir de 1978, la posición de la OPEP se debilitó, fundamentalmente debido a los nuevos suministradores de petróleo de Alaska, Mar del Norte y Mejico. Sin embargo, estos nuevos suministros fueron rápidamente compensados por la revolución en Irán y la siguiente guerra Irán-Irak. La incertidumbre sobre las exportaciones futuras desde Irán motivaron una duplicación del precio en un año.

A partir de la segunda crisis del suministro de petróleo, el modelo de oferta y demanda de petróleo cambió sustancialmente. La supresión del control de precios en el área de mayor consumo, los Estados Unidos, redujo el consumo. Otras formas de energía como el carbón y el gas natural desplazaron al petróleo en diferentes áreas de consumo.

El descubrimiento de nuevas reservas, junto con el descenso del papel del petróleo en el consumo total de energía, se tradujo en que la producción de petróleo era excesiva. Por otro lado, los productores que  no constituían la OPEP que era el 66% del total en 1979, se redujo al 40% en 1985, con el consiguiente descenso del precio. A mediados de 1988 el precio del petróleo en moneda constante descendió cincuenta veces del valor más alto en 1979. El precio en los primeros años de 1980 era dos o tres veces mayor que en 1989 en términos reales. Esta evolución de los precios explica con nitidez la evolución del interés de los carburantes sintéticos.

La estabilidad observada, en general, en los precios del petróleo hasta finales de la década de los noventa se debió, fundamentalmente, al crecimiento relativamente estable del suministro, en particular del procedente de los países de la OPEP. No obstante, la continua reducción de la capacidad productiva sin utilizar de la OPEP, junto con la falta de nueva capacidad resultante de las limitadas inversiones efectuadas durante el período de precios reducidos del petróleo a partir de mediados de los años ochenta y la disminución de la producción de los países no pertenecientes a la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico), se tradujo en un crecimiento total de la oferta, que fue sistemáticamente a la zaga del crecimiento de la demanda de crudo durante la década de 2000. En general, esto ha ejercido presiones al alza sobre los precios del petróleo. Por consiguiente, dado que no se han producido perturbaciones de oferta de magnitud comparable a las experimentadas previamente, los precios del petróleo parecen haber estado determinados en mayor medida por la demanda en los últimos años.

Más concretamente, los principales factores determinantes de las acusadas fluctuaciones de los precios del petróleo hasta finales de la década de los noventa fueron las perturbaciones de oferta. Por consiguiente, puede afirmarse que las variaciones de los precios del petróleo tendieron a impulsar el ciclo económico, más que a ser consecuencia de este. Esto queda ilustrado en el gráfico A, que muestra la evolución de los precios reales del petróleo y el componente cíclico de la producción industrial mundial desde enero de 1970:

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Gráfica A. Precios reales del crudo y actividad mundial

Nota: El índice de precios del petróleo es una media de los índicesde precios del petróleo Dubai, Brent y WTI deflactados por el índice de precios de consumo de Estados Unidos y expresados en dólares estadounidenses.