Evaluación del desempeño de prototipos de celda de combustible de H2/O2

Autores
Contreras Hincapie, Angela Cristina; Calzada, Rene Roman; Ramos, Silvina Gabriela; Andreasen, Gustavo Alfredo; Barsellini, Diego Rafael; Triaca, Walter Enrique
Año de publicación
2015
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Las celdas de combustibles de tecnología PEM se encuentran dentro de los recursos tecnológicos cuyo desarrollo impulsará la transición hacia una economía del hidrógeno. Las celdas de combustible de tecnología PEM son dispositivos que convierten, a través de procesos electroquímicos, la energía química del hidrógeno directamente en energía eléctrica y térmica. Estos dispositivos trabajan a bajas temperaturas de operación, con un tiempo rápido de arranque y con una alta densidad de potencia y alta eficiencia de conversión, lo que los hace fuertes candidatos para la generación de energía. La mayor brecha que debe superarse para la comercialización de estos dispositivos es el costo y tiempo de vida de los mismos, lo que implica, entre otras cosas, la optimización de los materiales que los componen y el estudio de los fenómenos multifísicos, de transporte y electroquímicos que toman lugar durante su operación. En este trabajo se presenta la evaluación de dos prototipos de celdas de combustible de tecnología PEM que difieren, principalmente, en el área y diseño de los canales de flujo. Uno de los prototipos es de diseño comercial, con canales de flujo que representan 25 cm2 de área, en serpentín, lineal, tipo U (prototipo I) y, el otro, de fabricación endógena (en colaboración con el Laboratorio de Mecánica de la UTN), posee canales de flujo que representan un área de 9 cm2, en serpentín, no lineal, tipo Z (prototipo II). Para la prueba de los prototipos se construyeron ensambles MEA, mediante una técnica de pincelado desarrollada en nuestros laboratorios, utilizando como membrana polimérica Nafion 117, tela de carbono como medio de difusión de gases, y platino soportado sobre carbono grafitizado Vulcan XC-72, al 20%, marca E-TEK, como catalizador soportado. Los prototipos se sometieron a distintas condiciones operativas de presión, temperatura, humidificación y caudal. El mejor desempeño se logró con el prototipo I a una temperatura de celda de 40 ºC y temperatura de humidificación de H2 de 60 ºC (Figura 1). El prototipo II presentó altas corrientes de crossover comparadas con las reportadas en la literatura para membranas de Nafion 117, presentando un OPC por debajo del esperado para este tipo de celdas PEM y afectando el rendimiento de la misma (Figuras 2 y 3). Es posible que esta alta corriente de crossover se deba al pre- tratamiento aplicado a la membrana para la construcción de los electrodos utilizados en la evaluación de este prototipo. Esto aún se encuentra en estudio.
Fil: Contreras Hincapie, Angela Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico la Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata; Argentina
Fil: Calzada, Rene Roman. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico la Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata; Argentina
Fil: Ramos, Silvina Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico la Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata; Argentina
Fil: Andreasen, Gustavo Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico la Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata; Argentina
Fil: Barsellini, Diego Rafael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico la Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata; Argentina
Fil: Triaca, Walter Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico la Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata; Argentina
Fuente
43- IX Jornadas de Becarios del INIFTA – La Plata, 14 al 17 de octubre 2014; Argentina
Materia
Celda de Combustible Pem
Corriente Crossover
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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La mayor brecha que debe superarse para la comercialización de estos dispositivos es el costo y tiempo de vida de los mismos, lo que implica, entre otras cosas, la optimización de los materiales que los componen y el estudio de los fenómenos multifísicos, de transporte y electroquímicos que toman lugar durante su operación. En este trabajo se presenta la evaluación de dos prototipos de celdas de combustible de tecnología PEM que difieren, principalmente, en el área y diseño de los canales de flujo. Uno de los prototipos es de diseño comercial, con canales de flujo que representan 25 cm2 de área, en serpentín, lineal, tipo U (prototipo I) y, el otro, de fabricación endógena (en colaboración con el Laboratorio de Mecánica de la UTN), posee canales de flujo que representan un área de 9 cm2, en serpentín, no lineal, tipo Z (prototipo II). Para la prueba de los prototipos se construyeron ensambles MEA, mediante una técnica de pincelado desarrollada en nuestros laboratorios, utilizando como membrana polimérica Nafion 117, tela de carbono como medio de difusión de gases, y platino soportado sobre carbono grafitizado Vulcan XC-72, al 20%, marca E-TEK, como catalizador soportado. Los prototipos se sometieron a distintas condiciones operativas de presión, temperatura, humidificación y caudal. El mejor desempeño se logró con el prototipo I a una temperatura de celda de 40 ºC y temperatura de humidificación de H2 de 60 ºC (Figura 1). El prototipo II presentó altas corrientes de crossover comparadas con las reportadas en la literatura para membranas de Nafion 117, presentando un OPC por debajo del esperado para este tipo de celdas PEM y afectando el rendimiento de la misma (Figuras 2 y 3). 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Fil: Contreras Hincapie, Angela Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico la Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata; Argentina
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