Elaboracion de manual de practicas para la enseñanza de las tecnologias del hidrogeno

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Título :	Elaboracion de manual de practicas para la enseñanza de las tecnologias del hidrogeno
Autor :	FERNANDEZ MADRIGAL, ARTURO
Fecha de publicación :	2018
Resumen :	La formación de recursos en el área de las energías renovables es de suma importancia para realizar la transición energética del país. Es por ello que recursos humanos preparados en el área de las tecnologías del hidrogeno, es de suma importancia, ya que de acuerdo a diversos estudios, el único combustible que podrá reducir verdaderamente las emisiones de gases de efecto invernadero es el hidrogeno. El gobierno federal a manifestó la necesidad de contar con especialista en diversos temas de las energías renovables, por lo que este proyecto va encaminado a desarrollar el material didáctico que permita crear la infraestructura educativa que permita el adiestramiento de estudiantes en esta área del conocimiento. Para ello se ha planteado como objetivo el realizar un manual que contenga al menos doce practicas sobre temas de producción, almacenamiento uso del hidrogeno en celdas de combustible y el dimensionamiento de sistemas solar-hidrogeno. Se han fijado como metas el realizar el manual correspondiente, una relación de preguntas que acompañen al manual y que servirán para comprobar los resultados obtenidos en los experimentos y la preparación de videos que den una explicación de cómo realizar dichos experimentos. El proyecto está planteado para realizarse en dos años, y en él se involucraran dos estudiantes a nivel licenciatura, quienes desarrollaran sus tesis en la preparación y montaje de las practicas. El espacio para realizarlas y establecer las prácticas será el laboratorio de la Licenciatura de Energías Renovables. Al final del proyecto se espera tener como entregables, el manual con al menos 12 practicas, su cuestionario de preguntas y actividades a realizar en cada práctica y un video de menos de 5 min sobre una explicación de cada una de las prácticas. Así mismo, las tesis de ambos estudiantes y una presentación de este material en un congreso especializado.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6048
metadata.dc.contributor.responsible:	FERNANDEZ MADRIGAL, ARTURO
metadata.dc.coverage.temporal:	2018-2020
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.objective:	Para la realización del objetivo general se deben cumplir los siguientes objetivos específicos: 1).- Elaboración de prácticas experimentales de laboratorio relacionadas con los diversos métodos de generación del hidrogeno mediante procesos renovables. 2).- Elaboración de prácticas experimentales de laboratorio relacionadas con los diversos métodos de almacenamiento del hidrogeno, así como los procesos de adsorción-desorción del hidrogeno en sistemas de hidruros metálicos. 3).- Elaboración de prácticas experimentales de laboratorio para la determinación de la curvas de desempeño y parámetros relacionados de tres tipos de celdas de combustible 4).- Elaboración de prácticas experimentales de laboratorio para el estudio del sistema solar-hidrogeno en donde se experimente y determine las combinaciones de diversas celdas solares y de combustible, con el fin de obtener el mejor desempeño eléctrico. 5).- Formación de recursos humanos a través de la participación de dos estudiantes a nivel de Licenciatura sobre la preparación de las prácticas de laboratorio. 6).- Elaboración de los videos correspondientes a la preparación de cada una de las practicas propuestas en donde se explique el arreglo y operación de los experimentos a realizar en la practicas. 7).- Preparación del manual correspondiente junto con los videos para las prácticas para ser integrados a la plataforma digital de la UNAM, que tiene este propósito
metadata.dc.description.hypothesis:	En cualquier proceso de enseñanza, y en particular en el área de la ingeniería, es de suma importancia realizar actividades experimentales, que permitan llevar a cabo el reforzamiento de conocimientos aprendidos en la clase. En particular, en temas como las tecnologías del hidrogeno, los cuales tienen componentes interdisciplinarios, los cuales deberán aplicarse en los diversos temas como los métodos de producción de hidrogeno, que son muchos y muy variados. Aspectos de almacenamiento del hidrogeno, en los cuales el uso de materiales y procesos son diversos. Así como también, el desarrollo de celdas de combustible, las cuales se construyen con diversos tipos de diseños y materiales. Es por ello que las actividades que permitirán el reforzar los principios de cada uno de los temas a tratar en ambas materias es mediante prácticas experimentales, en las cuales se haga énfasis en los principios de operación de los dispositivos y técnicas sobre las tecnologías del hidrogeno.
metadata.dc.description.strategies:	La metodología que se empleara para el desarrollo de este proyecto consiste en desarrollo de cuatro grupos de prácticas y en cada uno se realizaran diversas variantes experimentales, con el fin alcanzar los objetivos enunciados. Para cada una de ellas se redactara un documento en donde se describa lo siguiente: nombre de la práctica, objetivo, listado de material a utilizar, metodología a seguir, Resultados esperados. Adicional a cada práctica, se hará adjuntara un cuestionario que el estudiante deberá contestar, relacionado con los datos observados y obtenidos acerca de la práctica. Adicionalmente se realizara un video de cada una de las prácticas, mencionado sugerencias sobre la implementación de la práctica. Dicho video no deberá ser mayor en tiempo de duración de 5 minutos. Los cuatro grupos de prácticas experimentales se dividirán en: i).- Métodos de producción de hidrógeno: a).-Empleando la electrolisis del agua b).- Por reformación catalítica del biogás c).- Método termoquímico d).- Mediante la fotoelectrólisis ii).- Métodos de almacenamiento de Hidrogeno a).- Determinación del proceso de adsorción-desorción del hidrogeno en hidruros metálicos. b).-Estudio y almacenamiento del hidrogeno mediante compresión. iii).- Evaluación del desempeño de celdas de combustible a).- De membranas intercambiadora de protones b).- De metanol directo c).- De óxidos solidos iv).- Desempeño del sistema solar-hidrogeno a).- mediante el intercambio de al menos dos tipos de celdas solares como fuente de alimentación, al electrolizador b).- mediante el intercambio de celdas de combustible como fuentes de producción de energía eléctrica. El principal objetivo de este proyecto es la realización de un manual de prácticas de laboratorio sobre las tecnologías del hidrógeno para su empleo de la enseñanza de las materias de Hidrogeno y Energía de la Licenciatura de Energías Renovables.
metadata.dc.description.goals:	De acuerdo a lo estipulado en las metas propuestas para el par de años de duración del proyecto, en donde se mencionó la implementación de una serie de prácticas con las cuales se podrá reforzar los temas tratados en las clases; sobre producción y almacenamiento y utilización del hidrogeno como combustible. Es posible mencionar que se logró cumplir con las metas propuestas. Dicha implementación consiste en proponer practicas de laboratorio, relativa a cada uno de los tres temas. En las practicas propuestas se incluye un objetivo del experimento, la descripción de cómo realizar experimento correspondiente, una sección dedicada a establecer una serie de preguntas que se espera sean contestadas cuando se concluya el experimento. En algunas prácticas se propone la estructura del reporte. Así mismo, se acompaña a cada practica alguno de los resultados que podrían obtenerse, con el fin de dar una plantilla de ayuda al profesor. Se prepararon 11 practicas que cubren prácticamente la realización de casi una práctica por semana. En el semestre 19-2, se aplicaron algunas de las practicas y se utilizó parte de la infraestructura realizada hasta ese momento. En este semestre 20-2, se está utilizando por completo el total de la infraestructura, así como la realización de algunas de las practicas propuestas. Por tal motivo, se considera logradas las metas propuestas para este proyecto. Los resultados de la aplicación de dichas practicas sobre el aprovechamiento de los conocimientos de los temas básicos, están en desarrollo, por lo que se espera mejorar muy probablemente algunas de las prácticas para reforzar el contenido de estas y de esta manera mejorar el nivel de enseñanza de esta materia.
metadata.dc.description.selfAssessment:	El principal objetivo de este proyecto consistió en la preparación de un manual de prácticas para la enseñanza de la materia Hidrógeno y Energía, que se imparte en la licenciatura en Energías Renovables de la UNAM. El contenido de la materia se refiere a la enseñanza sobre las ventajas energéticas que tiene el uso del hidrógeno para la sustituir a los combustibles de origen fósil. Para ello fue necesario diseñar las prácticas en tres áreas principales, de lo que se conoce como Tecnologías del Hidrógeno. Las cuales consisten en la producción, almacenamiento y aplicaciones del hidrógeno como combustible. Considerando lo anterior, se implementaron 11 prácticas con las cuales se hará un repaso sobre los diversos temas, como son el de producción, almacenamiento y uso del hidrógeno en celdas de combustible. Se espera que con ellas se complete el conocimiento sobre aspectos como la combustión de biogás, electrolisis del agua, almacenamiento de hidrógeno en hidruros metálicos, construcción, caracterización y operación de celdas de combustible del tipo intercambio protónico. En el contenido de cada una de las practicas se presenta un objetivo, el desarrollo experimental a realizar, descripción del equipo o reactivos a utilizar, un cuestionario a contestar durante y posterior a la práctica. Con parte de este material se aplicó a un primer grupo de esta materia durante el semestre 19-2, obteniéndose adecuados resultados, considerando que todavía no se contaba con el total de las practicas. Actualmente se encuentra en prueba con un grupo del semestre 20-2, al cual se le están aplicando todas las prácticas que contiene este manual. Sin embargo, durante su diseño, se estuvieron realizando diversas pruebas para poderlas ir ajustando los procedimientos y describir los materiales a utilizar. Se espera seguir retroalimentando el contenido y discusión experimental de cada una de las practicas, mediante la aplicación en diversos grupos. Se considera que durante este semestre y el próximo, se podrá corregir y/o complementar cada una de ellas y de esta manera tener una practicas definitivas, las cuales se podrán ofrecer a las diversas dependencias dentro de la UNAM como a programas similares en otras instituciones educativas. Con la partida de equipamiento, se realizó la adquisición de diversos kits de celdas de combustible, las cuales son de tipo modular, permitiendo ensamblar un mayor numero de celdas, De esta misma partida se construyeron las estructuras para realizar las practicas. En resumen, es posible decir que se cumplieron los objetivos y metas propuestos para la realización de este proyecto. Es posible considerar que con la elaboración de este material, se mejorara la calidad de la enseñanza de esta materia, Se espera, mejora o modificar el contenido de las practicas en el próximo semestre. A partir de esto, podrá implementarlas en programas similares en la UNAM o fuera de ella.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	El presente proyecto esta contemplado para realizarse en dos años Se deberá cubrir el conjunto de prácticas para las dos materias a).- Hidrogeno y Energía e b).- Hidrogeno y Energía II. Para el caso de ambas materias se tiene un total de 32 horas de prácticas, para cada una, las cuales deben ser cubiertas a lo largo del semestre. La primera materia es de acuerdo a la clasificación de la materia de Formación, mientras que la segunda es de profundización. Es por ello que se ha dividido en dos años. Las metas para el primer año se refieren a el diseño y puesto en marcha de las practicas correspondientes a la materia de Hidrogeno y Energía. Considerando los temas Metas para el primer año. a).- Desarrollo de dos prácticas relacionadas con el proceso de la electrolisis del agua y el proceso de reformación catalítica del gas natural. b).- Desarrollo de una práctica sobre el uso de los sistemas de almacenamiento a base de hidruros metálicos. Particularmente para reforzar el proceso de absorción-desorción del hidrogeno en hidruros metálicos. c).- Implementar una práctica relacionada con la interconexión de electrolizador-celda solar-celda de combustible. Evaluación de parámetros eléctricos y másicos. d).- Implementación de una práctica experimental sobre el estudio de la influencia de las diversas tecnologías de celdas solares y el desempeño eléctrico de sistema solar-hidrogeno. e).- Evaluación estudio de la curva I-V para tres tipos de tecnologías en celdas de combustible, membranas intercambiadoras de protones, metanol directo y óxidos solidos. Metas del segundo año a).- Implementación de una práctica relacionada con la comparación del método de la electrolisis del agua y mediante métodos termoquímicos. b).- Implementación de una práctica sobre el uso del biogás en la producción de hidrogeno c).- Implementación de practica sobre la preparación de hidruros metálicos y estudio del proceso de absorción-desorción del hidrogeno d).- Implementación de una práctica sobre la interconexión de dos fuentes renovable al sistema electrolizador-celda de combustible, particularmente la celdas solares y un aerogenerador. e).- Implementación de práctica de interconexión del sistema solar-celda de combustible basada en metanol, para operar un dispositivo electrónico (teléfono, celular, laptop, etc.) f).- Implementación de práctica de interconexión del sistema solar-celda de combustible de carbonatos fundidos, el cual se basa en la quema de gas natural.
metadata.dcterms.provenance:	Instituto de Energías Renovables
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ingenierías
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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