Estudio del comportamiento y estabilidad de las propiedades termodinámicas y electro-químicas de la membrana de intercambio protónico nafion 112, mediante el uso del equipo fuel cell test system

Abstract

El consumo de los combustibles fósiles tales como el petróleo (con sus derivados) y el gas, es sin duda una fuerte fuente energética para el desarrollo del hombre, pero también es el causante del impacto negativo sobre el medio ambiente.

La combustión de estos tipos de combustibles emite gases como el dióxido de carbono, monóxido de carbono y otros gases que son los causantes de las amenazas medioambientales, efecto invernadero, las lluvias acidas, la contaminación del aire, suelo y agua.

Para cubrir toda la demanda energética en la sociedad moderna es importante ser más eficientes energéticamente. El sobreconsumo de energía es uno de los más grandes problemas actuales, sobre todo, porque la mayor cantidad de la energía que se usa proviene de los combustibles fósiles.

Con el desarrollo de más investigación sobre energías renovables (el viento, las olas, la energía solar y energías poco desarrolladas como las celdas de combustibles) se podría dar a las personas más posibilidades para la sostenibilidad energética y disminuir la huella ecológica. Una celda de combustible tipo membrana de intercambio protónico (PEMFC’s) es un dispositivo que produce electricidad, calor y agua usando hidrógeno y aire. La tecnología de las celdas de combustible da la oportunidad de obtener energía de manera eficiente, limpia y abundante, ya que el hidrógeno que utiliza para el funcionamiento, se lo puede obtener de numerosas fuentes. Aunque existen numerosos tipos distintos de celdas, las de hidrógeno son las que ofrecen mejores características para su utilización.

Esta tesis se concentra principalmente en llegar a obtener los parámetros de funcionamiento óptimo de una celda de combustible, es importante que los ingenieros estén interesados en entender los principios fundamentales de su funcionamiento y los principios básicos científicos y de ingeniería. Como sistema, consta de varios principios que funcionan de manera conjunta, estos principios se basan en electroquímica, termodinámica y la cinética de los fenómenos de transporte.

Mediante una serie de experimentos de laboratorio sobre el funcionamiento de la celda de combustible se refuerzan estos fundamentos de ingeniería, y al mismo tiempo proporcionar a los estudiantes una base para investigaciones posteriores en este campo tan amplio como lo es las celdas de combustible. Los objetivos al realizar estos experimentos sobre las celdas de combustible son demostrar las técnicas básicas experimentales de diagnóstico y los métodos de análisis para las propiedades de celdas de combustible tales como:

Actividad catalítica y utilización. Resistencia óhmica del electrolito (membrana). Curvas de desempeño (polarización) – Voltaje vs. Densidad de corriente, potencia vs densidad de corriente.

Para ello se contó con la ayuda y respaldo del Laboratorio de Fuentes Renovables de Energía Espol (Lab. FREE) el mismo que cuenta con equipos de alta tecnología tal es el caso del equipo “Fuel Cell Test System 850e”.

Este equipo cuenta con la más alta tecnología la cual permitió analizar el rendimiento, obtener datos y graficas fiables sobre el funcionamiento del sistema y su comportamiento ante variaciones de la corriente demandada por la carga, bajo diferentes condiciones de temperatura ambiental, temperatura de trabajo y presión de suministro de los gases reactantes.