DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CELDA DE COMBUSTIBLE

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CELDA DE COMBUSTIBLE PEM
José Ignacio Becerra Ponce de León1, Miguel Ángel Hernández Espinosa1, Andrés
Rodríguez Castellanos2, Omar Solorza Feria2
1
Posgrado en Ciencias Ambientales – ICUAP, Complejo de Ciencias, Edifs. 76 y 137,
Ciudad Universitaria, Apdo. Postal J-33, San Manuel. C.P. 72570, Puebla, Pue., México.
cs002106@siu.buap.mx, mighern@siu.buap.mx.
2
Departamento de Química, CINVESTAV-IPN, Av. IPN 2508, Col. San Pedro Zacatenco,
C.P.07360, México., D.F., osolorza@cinvestav.mx
Modalidad: (x) Oral, Áreas de Interés: Recursos Naturales (Energía Alterna).
Palabras Clave: Celda de Combustible PEM, Platos polares/finales.
Introducción. El efecto invernadero es un
fenómeno natural, causado por la
presencia de gases en la atmósfera (NO2 y
CO2) que retienen parte de la energía
recibida
del
sol,
manteniendo
la
temperatura de la atmósfera en 150C en
promedio. La actividad humana tiende
aumentar la concentración de CO2 y otros
gases invernadero, y por lo tanto, retener
una mayor cantidad de energía solar, eleva
la temperatura promedio del planeta, por el
uso continuo de combustibles fósiles. Una
solución para frenar este efecto es la
generación de energía mediante el uso de
hidrógeno como combustible en celdas de
combustible, por ser sistemas generadores
de energía eléctrica eficiente, directamente
de la conversión de la energía química [13]. Su eficiencia es de 83% en relación a
los sistemas convencionales a base del
petróleo [3].
Objetivo. Diseñar y Construir una Celda de
combustible de Membrana Electrolítica
Polimérica (PEMFC, por sus siglas en
inglés), utilizando gas hidrógeno de ultra
alta pureza, con la finalidad de fabricar los
primeros prototipos de ensayo en la BUAP,
para su aplicación en la producción de
energía limpia, calor y agua 100% pura.
Metodología. Comprende el diseño y
maquinado de materiales modulares
(placas finales, platos polares, electrodos
porosos de carbón, y centros de celda
(membrana
polimérica
catalizada).
Caracterización de los materiales por
técnicas de mediciones eléctricas (Banco
de Pruebas), con la finalidad de analizar las
curvas de polarización y desempeño que
sustenta la eficiencia de las celdas de
combustibles prototipo.
Resultados y Discusiones. De acuerdo a
los resultados de la celda de combustible
PEM convencional y analizando las curvas
de polarización experimental, se demuestra
que el diseño y maquinado de canales de
flujo en geometría en forma de serpentina,
presenta fuerte resistencia del transporte
de masa de los gases reactivos. La presión
de flujo de los gases reactivos es
determinante porque fuerza su ingreso pero
provoca acumulación del agua producida,
marcando el desempeño de la celda de
combustible con ciertas limitantes. Los
detalles en voltaje-corriente y potencia de
la monocelda se discutirá en la
presentación.
Conclusiones. El dispositivo generador de
energía eléctrica diseñado y construido
tuvo un costo relativamente bajo, orientado
a la construcción de platos monopolares de
grafito de alta pureza con configuración de
canales en serpentina, considerada como
referencia convencional. La presión de flujo
del combustible y oxidante represento ser
una variable muy importante a controlar en
el desempeño de la celda de combustible
PEMFC.
Bibliografía.
[1] F. Barbir, PEM fuel cells: Theory and
practice. Elsevier (2005).
[2] Kordesch, K. V., Simader, G. R., (1995)
Environmental
impact
of
fuel
cell
technology. Chemical Review. 95(1), 191 –
207.
[3] Watkins, D. S., Dircks, K. W., and Epp.
D. G., Novel fuel cell fluid flow field plate.
US Patent No. 4, 988,583 (1991).