Gokart

Rev. Int. Contam. Ambient. 24 (4) 183-189, 2008

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN GO-KART HÍBRIDO PILA DE COMBUSTIBLE PEM / BATERÍA RECARGABLE

Karina SUÁREZ-ALCÁNTARA, Andrés RODRÍGUEZ-CASTELLANOS y Omar SOLORZA-FERIA

Departamento de Química, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN, Apartado Postal 14-740, 07360 México D.F., México. Correo electrónico:k.suarez.alcantara@gmail.com (Recibido diciembre 2007, aceptado junio 2008) Palabras clave: pila de combustible PEM (membrana de conducción protónica), hidrógeno, energía limpia
RESUMEN En este trabajo se presenta el diseño y la construcción de un go-kart híbrido pila de combustible con membrana de conducción protónica tipo PEM (Proton Exchange Membrane, por sus siglas en inglés) y pila recargable. El diseño de loscolectores de corriente de la pila se realizó utilizando el programa AutoCAD y la construcción mediante una fresadora con control numérico, CNC. Los ensambles membrana-electrocatalizador de la pila están formados por membranas Gore-Select y por electrodos de Pt soportado en tela de carbón al 20 %peso/C con carga de 0.5 mg /cm2, en ánodo y cátodo. Los platos colectores de corriente fueron manufacturadosen grafito de alta densidad con espesor de 5 mm. La caracterización de la pila de combustible se realizó mediante ensayos de polarización potenciostática. El peso total del go-kart y una persona a bordo es de 120 kg. La potencia del go-kart es generada por un motor de corriente directa de 20 V y 5 A (100 Watts). Para tal efecto, se construyeron tres pilas de combustible de 30 W cada una, con unrespaldo de baterías recargables comerciales de Pb/ácido para energizar equipos periféricos.

Key words: proton exchange membrane (PEM) fuel cell, hydrogen, clean energy
ABSTRACT An hybrid Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, PEMFC-Rechargeable Battery Go-kart has been designed and manufactured using AutoCAD software for the design and a CNC mechanical machine for the manufacture ofcomponents of the fuel cell. The membrane-electrode assemblies, MEAs, were integrated with a Gore-Select membrane and carbon cloth with Pt (20 wt % /C) 0.5 mg/cm2 anode and cathode electrode catalysts loading. High density graphite collector plates with 5mm thickness were used as collector plates. The estimated weigh of the go-kart with a driver is about 120 kg. The demand of the motor of the go-kart is 20V and 5 A (100W), supplied by an hybrid system integrated by three 30Watts PEMFC. The commercially available Pb/acid rechargeable battery supplies energy for peripheral equipment.

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K. Suárez-Alcántara et al.

INTRODUCCIÓN La combustión de combustibles fósiles en el sector del auto transporte es la responsable de más de la mitad de las emisiones de gases invernadero, consume dostercios de los recursos petroleros mundiales (Ogden et al. 2002) y también contribuye con la emisión de otros contaminantes como los óxidos de nitrógeno y de azufre. Actualmente existen en circulación a nivel mundial alrededor de 750 millones de automóviles y para el año 2050 se espera que esta cifra se triplique, debido principalmente a las demandas energéticas de China e India (Ogden et al. 2006).Datos recientes publicados por la Agencia Internacional de Energía, indican que México emite alrededor de 400 millones de toneladas de CO2 anuales. A la fecha se ha propuesto una variedad de combustibles alternativos que podrían ayudar a afrontar los retos de suministro de energía, sin dañar el ambiente. Entre estos combustibles se incluyen gasolinas y diesel reformulados, biodiesel, metanol, etanol,gasolinas sintéticas producidas a partir de gas natural o carbón, gas natural comprimido y por supuesto hidrógeno. De los combustibles mencionados anteriormente, el hidrógeno como portador energético presenta los mejores beneficios ambientales, puesto que su uso en las pilas de combustible no genera emisiones contaminantes. El producto de las reacciones electroquímicas que ocurren en una pila...