Sistemas de Conversión de Energía

 Sistema de Conversión de Energía Integrado Ventus
Celda de Combustible de Hidrógeno y Oxígeno

Introducción
Las exigencias energéticas que la sociedad demanda son de tal magnitud, que es una realidad, cada vez más respaldada, la necesidad de usar medidas de obtención de energía alternativas a las actuales, basadas principalmente en el uso de restos fósiles (carbón, petróleo, gasesnaturales y derivados) como materia prima. La principal problemática de estos recursos es su disponibilidad, su consumo supera la tasa de renovación, pero además, existen otros factores como la alta peligrosidad de su obtención/transporte/manejo/uso, la toxicidad de sus productos/sub-productos/vertidos, los altos costes de producción que varían según dependencias de mercado y son susceptibles aespeculación, etc.
Como alternativas se presentan la energía nuclear y las llamadas energías renovables. Respecto a la energía nuclear, su alto rendimiento debe competir con la escasa popularidad que tiene frente a la población debido a su alto riesgo de toxicidad por radiación, por lo que su uso, actualmente, tiende a disminuir. Por todo lo anterior, las fuentes de energía renovable se presentan comola mejor opción para obtener energía de nuestro entorno, pues se basan en un mayor respeto por el medio ambiente y no se teme por su escasez a largo plazo. Aun así apenas representan el 15% de la producción actual.
Esta diferencia se debe, entre otros factores como el económico, al destino de estas fuentes de energía. De las energías renovables se obtiene principalmente energía eléctrica, pero,a excepción del biocombustible, no pueden competir como energías destinadas a combustión. Contra este problema, muchos han sido los estudios destinados a crear sistemas eléctricos que reemplacen a los motores de combustión de derivados fósiles, siendo así que en los últimos años las empresas automovilísticas que están implantado nuevos motores híbridos o completamente eléctricos aumentan elnúmeros de ventas por año. Sin embargo, estos sistemas presentan ciertos problemas, como la autonomía o la potencia, que hace que sea necesario una mayor investigación y desarrollo.

Como alternativa a los sistemas eléctricos aparecen las celdas de combustión. De estas celdas ya se conoce su alta eficiencia y su bajo impacto ambiental, pero todavía presentan diversos retos tecnológicos derivados desu obtención, transporte y almacenamiento, por ello aún se trata de una alternativa en proceso.
Objetivo
Caracterizar el comportamiento de una celda de combustible de H2 y O2 a partir de curvas experimentales intensidad-potencial y determinar la potencia máxima que dicha celda es capaz de producir. Establecer la eficiencia de los componentes de un sistema integrado: electrolizador y celda decombustible.

Fundamento Teórico
Las celdas de combustión fueron descubiertas por Sir William Grove en 1839, su fundamento teórico se basa en la obtención de energía eléctrica a partir de la energía química acumulada en los enlaces de un combustible y un oxidante. Los combustibles más utilizados son el gas natural, el metanol, la gasolina y el hidrógeno, como oxidante se usa principalmente oxígenoo aire. El comportamiento electroquímico de la celda es similar al de las baterías convencionales, a excepción de que en vez de una recarga eléctrica necesitan un suministro de combustible.
La celda consta de un electrodo de platino, ánodo, donde se dará la reacción de oxidación del H2, de un electrodo, cátodo, donde se dará la reducción del O2, de una membrana semipermeable que actúa comoelectrolito, permitiendo el paso iónico entre ambos electrodos, y de un circuito externo por donde pasa la corriente de electrones desde el ánodo al cátodo. Las reacciones que tienen lugar en cada electrodo son:



Debido a la diferencia de potencial entre ambos electrodos se crea un voltaje de equilibrio que estará directamente relacionado con la energía libre de Gibbs según la ecuación:...