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Estudio teórico y experimental del desempeño de celdas de combustible en función de la distribución geométrica en platos colectores.
J. M. Olivares Ramírez *, J. C. Lemus Hernández, Á. Marroquín de Jesús, G. Rodríguez López, M. A. Zamora Antuñano, J. A. Cano López Universidad Tecnológica de San Juan del Río, Av. La Palma No. 125 Col. Vista Hermosa, San Juan del Río, Querétaro, C.P. 76800,México. Omar Jiménez Sandoval Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Unidad Querétaro, A.P. 1-798, Querétaro, C.P. 76001, México.

RESUMEN
El presente trabajo pretende validar la metodología para la evaluación del desempeño de las celdas de combustible a través del estudio teórico y experimental de platos colectores con geometría; diagonal, interdigital,circular y serpentín manufacturados en aluminio. El hidrógeno utilizado es obtenido a partir de la mezcla Al+NaOH+H20 en cual su cinética de producción muestra una dependencia entre la temperatura y el tamaño de partícula. La geometría de los platos colectores presenta diferentes caídas de presión, lo cual contribuye a tener diferentes permeabilidades en la MEA, por consecuencia la membranapolimérica cataliza a diferentes tasas las cantidades de hidrogeno-oxigeno. La geometría circular muestra una menor distribución de caídas de presión, entonces la distribución de catálisis de hidrógeno-oxigeno es más uniforme, trayendo como consecuencia una menor demanda de combustible para estabilizar su funcionamiento. Para la producción de hidrógeno se diseño y construyó un reactor portátil que permitela obtención de hidrógeno a partir de la mezcla 2Al + 2NaOH + 6H2O. Se construyen 6 celdas de combustibles, tres de ellas son de papel Toray en la cuales obtenemos un voltaje 2.5 V, conectadas en serie y tres con tela de carbón produciendo un voltaje de 2.7 V conectadas bajo la misma configuración.

Keywords: Hidrógeno; Aluminio; Platos colectores; Cinética

Introducción
En 1839, WilliamGrove, un Británico jurista y físico, descubre por primera vez el funcionamiento de una celda de combustible (“Fuel Cell”), utilizando hidrógeno y oxígeno para la obtención de electricidad. Comparando esta celda de combustible con la eficiencia teórica de un ciclo Carnot bajo condiciones ideales, en el ciclo Carnot se efectúa la combustión del fluido de trabajo y luego se aprovecha la energíacalorífica de este proceso para transformarla en energía mecánica; posteriormente, esta energía es transformada en electricidad. Uno de los problemas es que en cada transformación de energía existen pérdidas y el otro es la eficiencia en la máquina está limitada a la temperatura absoluta de funcionamiento; es por ello que la celda de combustible es 3 veces más eficiente, al lograr transformar directamentela energía química en electricidad. Las celdas de combustible producen electricidad, agua y calor cuando se usa como combustible hidrógeno y el oxígeno que se encuentra en al aire. Así, un flujo de H2 entra por el lado del ánodo y se encuentra con un difusor de tela de carbón y con un electrocatalizador; este último descompone a la molécula de H2 en iones H+ y electrones libres. Los electrones sehacen circular por un circuito externo hacia el cátodo, obteniéndose así electricidad; los iones hidrógeno
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pasan a través de una membrana polimérica hacia el cátodo donde, también con ayuda de un electrocatalizador, reaccionan con el oxígeno y los electrones, para generar agua como único sub-producto químico; la membrana es un polímero electrolítico, generalmente el ácido perflurosulfónico,conocido comercialmente como Nafion®; cuando la membrana se hidrata, los iones hidrógeno,

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Figura 1. Diseño y construcción del reactor.

asociados a moléculas de agua, pueden moverse a través de ella, a diferencia de los electrónes, los cuales deben viajar por el conductor externo. [1]

tres de tela de carbón y tres de papel Toray...