Pila

Diseño y construcción de un electrolizador y una pila de combustible para producir energía eléctrica libre de contaminantes

Autores: Fonseca Ortuño Jonathan González Hernández Rafael Zúñiga Moreno José Pablo

Asesor: Doc. Omar Solorza Feria

INTRODUCCION En la primer parte se muestra una investigación teórica acerca de los principales energéticos, y su uso actual, se incluyen losprincipales contaminantes del aire ya que la emisión de esos provoca daños en el medio ambiente. Se propone el hidrógeno como una alternativa para evitar el consumo masivo de combustibles fósiles, por su más alto contenido energético por unidad de masa y por no emitir contaminantes al ser usado en procesos de combustión y reacciones electroquímicas. Se proponen los electrolizadores de agua con membrana deintercambio protónico para la producción de hidrógeno, el cual puede ser utilizado como combustible en forma gaseosa y liquida en diferentes dispositivos. En la segunda parte se presenta el diseño y como se llevo a cabo la construcción del electrolizador de agua y de la celda de combustible, ambos con membrana polimérica de intercambio protónico. Se incluye la parte experimental en donde sedescribe la técnica de activación de las membranas, la preparación de las tintas catalíticas y el depósito de éstas en las membranas, el electrolizador y la celda se caracterizaron a partir de respuestas electroquímicas. Planteamiento del problema: Nos pareció una buena idea proponer una forma de energía renovable, ya que ante el agotamiento inevitable de combustibles convencionales, el hidrogeno seráen un futuro una de las soluciones para el problema ecológico global. La utilización de la celda de combustible como medio para convertir energía química en energía eléctrica, consideramos que es la forma más viable por que no emite contaminantes, pues es una energía limpia. Objetivo general Hacer una celda de combustible con su electrolizador para producir hidrogeno y usarlo para producir energíaeléctrica. Objetivos específicos Hacer un aparato que genere energía eléctrica, con el propósito de no utilizar combustibles contaminantes que contribuyan al daño ecológico, teniendo en mente que podría ser una alternativa ante el agotamiento de combustibles fósiles y al gasto que contribuye su extracción y producción. Marco teórico y antecedentes: Principales energéticos y principalescontaminantes del aire: (fig. 1) • Monóxido de Carbono (CO): En bajas concentraciones produce mareos, jaqueca y fatiga, mientras que en concentraciones mayores puede ser fatal. El monóxido de carbono se produce como consecuencia de la combustión incompleta de combustibles a base de carbono. • Dióxido de Carbono (CO2): Es el principal gas causante del efecto invernadero. Se origina a partir de la combustiónde carbón, petróleo y gas natural. La inhalación es tóxica si se encuentra en altas concentraciones, pudiendo causar incremento del ritmo respiratorio, desvanecimiento e incluso la muerte. • Plomo: Es un metal de alta toxicidad y cancerigeno que ocasiona diversos trastornos. Puede afectar el sistema nervioso y causar problemas digestivos. • Dióxido de azufre (SO2): Es un gas inodoro en bajasconcentraciones, pero

en alta concentración despide un olor muy fuerte. Se produce por la combustión de azufre y proviene de ciertos procesos industriales, como la fabricación de papel y la fundición de metales. Al igual que los óxidos de nitrógeno, el dióxido de azufre es uno de los principales causantes del smog y la lluvia ácida. Hidrógeno: El científico Herry Cavendish lo descubrió cualidadesdel "aire flamable", a lo que el francés Antoine Laurent Lavoisier le llamó "hidrógeno" en 1785. EL hidrógeno es el más abundante, se considera que constituye el 75% de la masa del universo y forma el 90% de sus moléculas. Tiene más alto contenido energético que la gasolina y el gas natural, es 14 veces más ligero que el aire. Propiedades básicas del hidrogeno: • Gas inodoro, incoloro y no toxico...