celda de combustible

INFORME DE LABORATORIO Nº 7: Generación de energía a partir de una celda de combustible.

Autor 1: Geanier Guerrero Palacios geguerrero@utp.edu.co
Autor 2: Mayerly Tello Borja mayertb@utp.edu.co
Universidad tecnológica de Pereira, Colombia
Programa de química industrial
Facultad de química




RESUMEN:   se empleó una celda de combustible para la generación de electricidad, la celda consistió enun panel solar, un electrolizador, un circuito de resistencias, dos tubos de llenado que a la vez funcionaban como separador de las moléculas de oxigeno e hidrogeno para posteriormente almacenar la energía en una batería de intercambio protónico para generar calor en formar de energía eléctrica, en este experimento se calcularon las eficiencias de cada parte que componía la celda decombustible cabe destacar que no obtuvimos una fuente natural de energía por las condiciones climáticas el día del laboratorio de tal manera la fuente utilizada fue luz artificial de una lámpara de neón.


PALABRAS CLAVE: electrolizador, eficiencia, celda de combustible.


Introducción


Una celda de combustible es una generadora que convierte la energía química de un combustible directamente enelectricidad. En casi todos casos el combustible es hidrógeno o una mezcla de gases rica en hidrógeno. La reacción en una celda de combustible es:
Hidrógeno + Oxígeno (del aire) --> Electricidad + Agua + Calor
Lo que sucede en una celda de combustible es lo siguiente:
-Al ánodo las moléculas de hidrógeno pierden sus electrones y forman iones de hidrógeno, un proceso que se hace posible por medio decatalizadores de platino.
-Los electrones se traspasan al cátodo a través de un circuito externo que produce electricidad al pasar por un motor (u otro mecanismo eléctrico).
-Los iones de hidrógeno pasan al cátodo por la membrana de intercambio protónico, donde se unen con las moléculas de oxígeno y electrones para producir agua.
Por lo que de esta manera, se utiliza el proceso natural de producción deagua por medio de la oxigenación de hidrógeno, para producir electricidad y trabajo útil.
No se produce ninguna contaminación y los únicos desechos son agua y calor.
El proceso químico es:
Ánodo: 2H2 --> 4H+ + 4e-
Cátodo: 4e- + 4H+ + O2 --> 2H2O
Reacción Completa: 2H2 + O2 --> 2H2O

Nuestra manera normal de generar energía eléctrica es por el ciclo de vapor. Quemamos un combustible para producircalor, el calor se utiliza para producir vapor, el vapor hace funcionar una turbina, y la potencia de la turbina se usa para operar una generadora para producir electricidad. Una celda de combustible nos permite evitar este proceso complejo y ineficiente, convirtiendo la energía química en el combustible en electricidad con solo un paso [1]

En esta práctica se trabajó con la siguiente celda decombustible

Imagen 1: celda de combustible empleada en esta práctica




RESULTADOS Y ANALISIS

Eficiencia del panel solar:
Se empezó por variar la resistencia para medir la potencia y posteriormente la eficiencia del panel solar cuyos datos se registraron en la siguiente tabla:

Resistencia
Voltaje(volts])
Intensidad (Amperios)
Potencia (W)
∞
2,1
0
0
330
1,9
0
0
100
1,7
0,2
0,34
33
1,2
0,2
0,2410
0,3
0,3
0,09
3,3
0,2
0,4
0,08
1
0,1
0,5
0,05
0,33
0
0,8
0
0,1
0
0,8
0
0
0
0,8
0
Tabla 1: Datos registrados del panel solar


Diagrama 1: máxima potencia registrada fue de 0,34 watt con una intensidad de 0,2 Amperios.

Ahora se procede a calcular la eficiencia del panel solar teniendo encuenta lo siguiente:
A=Area del panel solar: 5x10-3 m2
F= factor f en W/ m2 mA = 2,86 W/ m2 mA

Derivadode:

F=

En donde 1000 w/m2 es la maxima cantidad de radiacion que recibe la celda por unidad de area y 350 mA es la intensidad maxima que se puede dar en el circuito.

It=corriente del circuito

Luego se calcula la potencia teorica de la celda la cual llamaremos Pt

Pt= F*It* A
Ecuación I

Pt= 2,86 W/ m2 mA * 180 mA * 5x10-3 m2
Pt= 2,574 W

Obteniendo la potencia teorica se procede a mirar en...