Ing. Electronico

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Oxidación de H2 y CO en una celda de combustible con ánodo de
Platino- Estaño
Javier Gonzales 1, Carlos Sánchez 2, Bibian Hoyos3, Carlos Monsalve 4, Gonzalo Trujillo 5

Abstract- This report describes the construction and evaluation of a fuel cell with a bi-metalic anode of Pt-Sn supported on carbon, as catalysts for oxidation of pure hydrogen, pure CO and a 2% CO in H2 mixture.Both, cathode and anode were made with a structure composed by a difussive layer and a catalyctic mixture, a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) was developed with an original desing for the gas distribution plates. The reactants were feed to ambient temperature and 3 psig in the anode side, while 5 psig pure oxygen was used in the cathode. The anode catalityc load was 0.57mg/cm2 ofplatinum and 0.08 mg/cm2 of tin. The catalityc load in cathode was 0.85 mg/cm2 of pure platinum. It was found that this catalityc mixture is tolerant to CO presence.

Key words: Fuel cell, platinum-Tin anode, CO tolerance.

Resumen- En este trabajo se describe la construcción y evaluación de una celda de combustible con un ánodo bimetálico de Pt-Sn soportado en carbón, como catalizadorpara la oxidación del hidrogeno puro, CO puro y una mezcla de 2% (v/v) de CO en H2. Tanto el cátodo como el ánodo se construyeron con una estructura compuesta de una capa difusiva y una capa catalítica. La capa difusiva se fabrico con una tela de grafito y la capa catalítica, contiene el platino y el estaño soportadas sobre el carbón. Para evaluar el desempeño de la mezcla catalítica, seconstruyo una celda de combustible de membrana de intercambio protónico (PEMFC), con un novedoso diseño de placas interdigitadas distribuidoras de gas. Los reactivos se suministraron a temperatura de ambiente y a una presión de 3 psig para el ánodo y de 5 psig para el cátodo, a la cual le suministro oxigeno puro. La carga de catalizador en el ánodo fue de 0.57 mg/ cm2 en estaño, mientras que lacarga catalítica en el cátodo se mantuvo en 0.85 mg/cm2 de platino puro. Se encontró que esta mezcla catalítica presenta tolerancia al CO.


Palabras clave— Celda de combustible, ánodo de platino- estaño, tolerancia al CO.

Introducción

Las celdas de combustible (CC) serán un alternativa eficiente y limpia al uso de combustible en motores de combustión interna parala generación de energía en equipos estacionarios o móviles en un futuro cercano al ser cerca de dos veces mas eficientes que las maquinas de combustión interna y no producir sustancias contaminantes como el CO, HC, o NO tienen grandes ventajas ambientales, ya que con menos combustible producen la misma cantidad de energía .
Entre las grandes ventajas que presentan las celdas decombustible, están además de su gran eficiencia y la baja emisión de contaminantes, el no tener partes móviles, trabajar a bajas temperaturas, ser una tecnología compacta y ser pocos ruidosos. Por lo cual, pueden ser implementadas en zonas residenciales donde otro tipo de equipos para la producción de energía no pueden ser utilizados (Orozco y Orrego, 1996: Mclean y otros 2000).
Las celdas decombustible que utilizan hidrogeno han sido estudiadas desde hace largo tiempo y están muy desarrolladas, pero un serio problema se presenta debido a que no es fácil ni económico alimentar la celda con hidrogeno puro. Por lo que es necesario utilizar como alternativa de menor costo el hidrogeno proveniente de una operación de reformado, de la cual el hidrogeno esta esta siempre acompañado con unapequeña cantidad de CO, incluso de ser purificado.
Infortunadamente a concentraciones tan bajas como 100ppm, el CO se adsorbe fuertemente sobre el platino (catalizador de los electrodos ocasionando una disminución de los sitio activos libres para la reacción de hidrogeno (Divisek y otros, 1998; Gasteiger y otros, 1995). Po esto en la actualidad se han realizado investigaciones tendientes a...