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ESTUDIO DE REVERSIBILIDAD PARA ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN UNA PILA DE COMBUSTIBLE POLIMÉRICA

ESTUDIO DE REVERSIBILIDAD PARA ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN UNA PILA DE COMBUSTIBLE POLIMÉRICA

Autor: Director: Entidad colaboradora:

García Díaz-Castroverde, Francisco. Guinea Díaz, Domingo. Instituto de Automática Industrial – C.S.I.C.

RESUMEN DEL PROYECTO

El objetivo de este proyectoes estudiar la viabilidad de que una pila de combustible polimérica convencional funcione en modo reversible, es decir, como un electrolizador, además de su funcionamiento normal como generador eléctrico. En una primera parte del proyecto, se ha realizado una extensa revisión de la literatura existente sobre este tema. Primero, se ha hecho un estudio sobre los principios físicos que rigen elcomportamiento de las pilas de combustible, así como de los tipos de pilas existentes en el mercado. En segundo lugar, se ha profundizado en las pilas de combustible poliméricas, ya que, debido a su alta densidad energética y su baja carga de catalizador, presentan las características más ventajosas para la generación eléctrica a baja escala. En tercer lugar, se han estudiado el funcionamiento y lascaracterísticas técnicas de los electrolizadores de membrana polimérica. El objeto de estudiar los electrolizadores ha sido el de intentar establecer semejanzas con el funcionamiento reversible de la pila, ya que en un electrolizador se producen las mismas reacciones electroquímicas que en una pila de combustible funcionando en sentido inverso al habitual. Como último desarrollo de la parte teórica,se ha hecho una revisión sobre las distintas líneas de investigación que se están llevando a cabo en la actualidad, y que ponen de manifiesto, las numerosas dificultades que presenta la reversibilidad de la pila.

ESTUDIO DE REVERSIBILIDAD PARA ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN UNA PILA DE COMBUSTIBLE POLIMÉRICA

Mediante este estudio teórico, se han conseguido identificar los problemas másimportantes en la reversibilidad de la pila. Por una parte, el tratamiento del agua es un factor crítico a la hora de optimizar el funcionamiento de la pila en ambos modos, como generador y como electrolizador. El nivel de humedad de la membrana es un parámetro muy importante, no totalmente conocido, sobre el que se deberá seguir investigando. Por otra parte, el tipo y la carga de catalizador que seutilice en cada electrodo también influye enormemente en los rendimientos. Por último, otro problema que se ha identificado al estudiar la reversibilidad, ha sido el material utilizado en los electrodos. Estos deben estar configurados para que sean bifuncionales, es decir, para que optimicen las reacciones electroquímicas tanto en modo generador como en modo electrolizador. En una segunda parte delproyecto, se ha diseñado un experimento para ensayar una pila de combustible polimérica convencional y poder medir el rendimiento energético en recuperación, es decir, cuánta energía de la que se inyecta en modo electrolizador, se puede recuperar en modo generador. En dicho ensayo, se hace conmutar la pila entre dos circuitos mediante un temporizador electrónico y un relé: un primer circuito conuna carga variable, en el que la pila funciona como generador, y un segundo circuito con una fuente de alimentación, en el que la pila funciona como electrolizador. Los parámetros de control del ensayo son: la presión de los gases de entrada; la relación de carga / descarga, es decir, cuánto tiempo está funcionando la pila como electrolizador / generador; el periodo de cada ciclo de carga /descarga; y por último, la intensidad de corriente que circula por el circuito en modo electrolizador. Mediante los sensores adecuados, una tarjeta de adquisición de datos y el software LabView, se midieron en tiempo real la intensidad, la tensión y la potencia instantáneas. Se realizaron, finalmente, 9 ensayos a presiones de 1, 2 y 3 bar, con relaciones de carga / descarga de 9:1, 5:1 y 3:1, con un...
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