Practica de elctroquimica nº5 pilas de combustibles

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

PRACTICA 5
PILAS DE COMBUSTIBLE (FUEL CELLS)
GRUPO: 7IM1


PROFESORA: M. en C. BLANCA ZAMORA CELIS

FECHA: 14 DE ABRIL DEL 2012

OBJETIVOS
Conocer el funcionamiento y características principales de una Pila de Combustible (FUEL CELL) como dispositivo electroquímico para lageneración de energía eléctrica.

OBJETIVOS ESPECIFICOS
* Montar un sistema de pila de combustible (PC) a escala laboratorio.
* Identificar los componentes de un pila de combustible.
* Producir Hidrogeno y Oxigeno por medio de un panel solar (PS).
* Determinar parámetros de operación
* Diferenciar un electrolizador convencional y un electrolizador tipo PEM.INTRODUCCIÓN
1.1 ASPECTOS FUNDAMENTALES
Una pila de combustible, también llamada célula o celda de combustible es un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce electricidad de una fuente externade combustible y de oxígeno en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. Además, los electrodos en una batería reaccionan y cambian según cómo esté de cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables.
Los reactivos típicos utilizados en una celda de combustible son hidrógeno en ellado del ánodo y oxígeno en el lado del cátodo (si se trata de una celda de hidrógeno). 


Esquema de la estructura y funcionamiento de una pila de combustible. El hidrógeno fluye hacia el ánodo donde un catalizador como el platino facilita su conversión en electrones y protones (H+). Estos atraviesan la membrana electrolítica para combinarse con el oxígeno y los electrones en el lado delcátodo (una reacción catalizada también por el platino). Los electrones, que no pueden atravesar la membrana de electrolito, fluyen del ánodo al cátodo a través de un circuito externo y alimentan nuestros dispositivos eléctricos. La figura muestra una sola celda electroquímica que produce aproximadamente 1 Voltio. Para aplicaciones de potencia se apilan muchas de estas celdas para formar la pila decombustible, cuyo voltaje aumenta en proporción al número de celdas apiladas.

1.2 MEMBRANA Y CATALIZADORES EN FUEL CELLS
PEMFC  (Protón Exchange Fuel Cell) Pila de combustible con membrana de intercambio de protones.
Operan a temperaturas relativamente bajas ~ 80ºC, presenta una potencia elevada y consiguen variar su tensión de salida muy rápidamente, acompañando los aumentos ydisminuciones bruscas de necesidades energéticas. Tales características son importantes en los automóviles, para que el vehículo pueda iniciar su marcha rápidamente.
La membrana de intercambio de protones es una hoja plástica fina que permite a los iones H+ pasen a través de ella; Es revestida en los dos lados por partículas de un metal altamente dispersivo (predominantemente platino) que se tornancatalizadores activos. El electrolito es un polímero sólido orgánico de ácido poli-perflorosulfínico, que se torna ventajoso, porque reduce la corrosión.

El hidrógeno es abastecido al ánodo donde el catalizador obliga a los átomos de hidrógeno liberar sus electrones tornándose iones H+ (protones). Los electrones liberados siguen para el cátodo, pero son aprovechados antes de llegar como corrienteeléctrica. El cátodo por su lado es alimentado con oxígeno y los protones al ser difundidos a través de la membrana (electrolito) para o cátodo, se combinan originando H20, completando el proceso. Este tipo de pilas son sensibles a las impurezas del combustible
1.3 PANEL SOLAR
Un panel solar es un módulo que aprovecha la energía de la radiación solar. El término comprende a los colectores...