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DISEÑO DE UN SISTEMA DE GENERACIÓN DE HIDRÓGENO POR
ELECTRÓLISIS

JUAN DAVID VELÁSQUEZ PIEDRAHÍTA
JOHN FREDY QUICENO CASTAÑEDA

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
PEREIRA
MAYO DE 2013

DISEÑO DE UN SISTEMA DE GENERACIÓN DE HIDRÓGENO POR
ELECTRÓLISIS

JUAN DAVID VELÁSQUEZ PIEDRAHÍTA
JOHN FREDY QUICENO CASTAÑEDA

Proyecto de grado presentado como requisito parcialpara optar el título de
Ingeniero Mecánico.

Director
JUAN ESTEBAN TIBAQUIRÁ IM, M.Sc, Ph.D

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
PEREIRA
MAYO DE 2013

Nota de aceptación
_______________________
_______________________

_________________________
Director

__________________________
Evaluador

Pereira, Mayo de 2013

DEDICATORIAS

Juan David Velásquez PiedrahítaAgradezco en primer lugar a Dios por permitirme llegar donde estoy, por iluminar
mi camino, por llenarme de fortaleza y paciencia para guiarme hacia esta gran
meta en mi vida pero más que todo le agradezco inmensamente por darme el
mejor de los regalos, la vida y una maravillosa familia.

A mis padres les agradezco por su apoyo incondicional, por creer en mí y siempre
tener una voz de aliento en losmomentos más difíciles, por inculcarme todos los
valores que hacen de mi la persona que soy, a ellos les dedico todos mis triunfos y
éxitos.

A mi hermana por escucharme, brindarme sus consejos, por el apoyo que me ha
brindado y por las infinitas palabras de aliento que me han ayudado cuando más lo
necesito y a toda mi familia que de alguna manera han puesto su granito de arena
para culminarsatisfactoriamente esta etapa de mi vida.

John Fredy Quiceno Castañeda
Agradezco principalmente a mi mamá, Martha, quien gracias a su constante
apoyo, logró impulsarme hasta el final de esta dura meta. A mi hermana Dayana,
gracias a ella luché siempre por ser una mejor persona, para enseñarle y guiarla
por un mejor camino. Y Gonzalo, de él salieron grandes consejos y voces de
aliento que junto a laspalabras amables de mi madre lograron inspirarme a
llenarlos de orgullo.

AGRADECIMIENTOS

A nuestras familias quienes con su constante guía y apoyo nos impulsaron a llegar
a este momento de nuestras vidas.
A nuestros compañeros de estudios, gracias a sus consejos superamos
obstáculos difíciles que se presentaron para culminar esta meta.
A nuestro director Juan Esteban Tibaquirá, por su apoyo ycolaboración en la
culminación de esta meta.
Y a todos los que de alguna manera aportaron en la realización de este trabajo.

CONTENIDO
Pág.
RESUMEN

12

INTRODUCCIÓN

13

DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO

14

CAPÍTULO 1 REVISIÓN DEL ESTADO ACTUAL DEL DISEÑO DE
ELECTROLIZADORES

15

1.1
Tipos de celda de combustible
1.1.1 Las celdas de combustible de membrana de intercambio de protones
(CCMIP)
1.1.2 Las celdasde combustible de metanol directo (CCMD)
1.1.3 Las celdas de combustible de carbonato fundido (CCCF)
1.1.4 Las celdas de combustible de óxido solido (CCOS)

15

1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.2.7
1.2.8

17
18
19
20
20
20
20
21
21

Obtención de hidrógeno
Electrólisis
Descomposición de gas natural por arco de plasma
Termólisis
Termo catálisis
Reformado
Gasificación
Bio-fotólisisFermentación oscura

15
16
16
17

1.3
Estado actual del diseño de electrolizadores
21
1.3.1 Materiales
22
1.3.2 Eficiencia
23
1.3.3 Clasificación de los electrolizadores.
24
1.3.3.1 Clasificación de los electrolizadores según sus materiales de diseño24
1.3.3.2 Clasificación de los electrolizadores según la disposición y forma de
conexión de los electrodos.
25
1.4

Selección del electrolizador

25CAPÍTULO 2 DISEÑO DEL ELECTROLIZADOR

30

CAPÍTULO 3 ESTADO ACTUAL DEL ALMACENAMIENTO DE HIDRÓGENO 35
3.1Tipos de almacenamiento
3.1.1 Almacenamiento como un gas comprimido en un tanque
3.1.2 Almacenamiento como un hidruro de metal
3.1.3 Almacenamiento del hidrógeno en forma de un líquido criogénico
3.1.4 Almacenamiento en nano fibras o nano tubos de carbono

36
36
38
38
40

3.2 Materiales para el...