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“Desarrollo de un sistema electroquímico de compresión de hi

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by

Jose Luis Pineda Delgado

on 20 January 2014

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Transcript of “Desarrollo de un sistema electroquímico de compresión de hi

Marco Teórico
Protocolo
Avances
“Desarrollo de un sistema electroquímico de compresión de hidrógeno"
Presentado por:
José Luis Pineda Delgado
Asesores:
Dr. Abraham Ulises Chávez Ramírez
Dra. Sandra Virginia Rivas Gándara

Introducción
Con el agotamiento de las reservas de combustibles fósiles y el requisito global para el desarrollo de una economía sostenible, la energía basada en el hidrógeno se está convirtiendo en cada vez más importante sin embargo el problema mas grave para utilizar el hidrógeno como vector energético es su almacenamiento.

La propuesta de este proyecto es el desarrollo de un sistema electroquímico de compresión de hidrógeno dentro del Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica en conjunto con la Universidad Autónoma de Querétaro.

La selección de materiales,
Prototipo de compresor electroquímico,
Caracterización electroquímica, fisicoquímica
Evaluación
El hidrógeno tiene elevada energía específica (energía/kg) y baja densidad energética (energía/litro), significa que para tener una gran cantidad de H almacenada en un pequeño espacio se requieren elevadas presiones o temperatura inferior a 22 K para licuarlo.

Energías específicas teóricas (KWh/ton) y densidades de energías (KWh/m3) de varios combustibles
En una PEMFC el H se oxida en el ánodo y los protones se transfieren hasta el cátodo a través de una membrana conductora de protones, los electrones viajan por un circuito externo con lo cual pueden producir energía útil en su camino hacia el cátodo, donde el O se reduce y reacciona con los H y los electrones, generando agua y calor como subproductos.

Funcionamiento de una celda de combustible tipo PEM de hidrógeno
Celdas de combustible PEM
En un ECC no existe O en el otro electrodo, por lo que los H se recombinan para formar H .

La inversión energética en este tipo de dispositivos es muy baja, pues basta aplicar un potencial de 0.3 V o menos para promover la oxidación de H en un lado del compresor y la reducción del gas en la cámara de compresión.
Funcionamiento de un compresor electroquímico de hidrógeno
Compresión electroquímica
Materiales de mayor resistencia mecánica,
Resistencia a la corrosión por fragilización con hidrógeno
Un diseño de celda que permita comprimir el hidrógeno sin incrementar su resistencia al contacto eléctrico entre difusor y placa de flujo.

Principales retos a enfrentar
Bajo consumo de energía eléctrica 0.3 Volts,
Obtención de hidrógeno de una elevada pureza,
Sistema silencioso,
Poco mantenimiento,
Largo tiempo de vida

Beneficios
Reacción de oxidación
H 2H + 2e
Reacción de reducción
2H + 2e H

La principal limitante para usar el hidrógeno como principal fuente de energia consiste en su almacenamiento, ya que la tecnología actual no cumple con las expectativas para el uso de este gas como vector energético.
A pesar que en el almacenamiento de hidrógeno a alta presión en fase gaseosa resulta en un alto volumen, sigue siendo una manera económica y sencilla de almacenamiento.

Justificación
Diseñar, desarrollar, caracterizar y evaluar un prototipo de compresión electroquímica de hidrógeno.


Objetivo general
Es posible diseñar y construir un compresor electroquímico de hidrógeno usando como prototipo para la elaboración de este una celda de combustible tipo PEM.


Hipótesis
Cronograma de activiades
Antecedentes
Pruebas de humedad a 25°C
F>S
F>NCS
F>N1
F>N
Ensambles
F>S
F>NCS
F>N1
F>N
Compresión
Presion de vacio: 9 PSI
Temperatura: 25 °C
Membrana: Nafion
Difusores: Carbon 25 BC
Catalizador: 0.3 mg de Pt
Soporte: Carbon Vulcan XC-72
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