Estudio de la degradación de los componentes de un electrolizador de monocelda durante distintas condiciones de operación.
Loading...
Date
2024
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
Los electrolizadores de membrana polimérica (PEM, de sus siglas en inglés Polymer electrolyte membrane) son considerados actualmente los candidatos más prometedores para la producción de hidrógeno verde, un vector energético debido a su capacidad para almacenar y transportar energía de manera eficiente y sin emisiones de CO2. Sin embargo, uno de los principales desafíos asociados a la implementación a gran escala de esta tecnología es el impacto que las condiciones de operación dinámicas tienen sobre la durabilidad y rendimiento de los electrolizadores. En aplicaciones reales, como la integración con fuentes de energía renovable, los electrolizadores a menudo experimentan variaciones en la carga y condiciones intermitentes de operación, lo que puede acelerar el deterioro de los materiales que los componen.
En esta memoria de título, un conjunto de electrolizadores PEM fue sometido a ciclos controlados de suministro de energía, que incluyeron secuencias de encendido/apagado, encendido/reposo y operación continua, durante un periodo de 365 ciclos, simulando así un año completo de operación. Posteriormente, se llevaron a cabo estudios electroquímicos mediante voltametría de barrido lineal y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) para evaluar el comportamiento del electrolizador después de las distintas condiciones de operación. Finalmente, los electrolizadores fueron desarmados para analizar sus componentes a través de difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB) y espectroscopía de rayos X por dispersión de energía (EDS), examinando las fases presentes y los cambios morfológicos resultantes de la degradación.
Los resultados mostraron que el envejecimiento del electrolizador provoca un aumento de sobrepotenciales, resistencia interna y una redistribución de los electrocatalizadores anódicos, especialmente bajo condiciones de operación constantes. El envejecimiento en el cátodo y la membrana resultó prácticamente despreciable.
Del análisis tanto de los materiales de los componentes de los electrolizadores analizados como de los requerimientos eléctricos, se pudo concluir que la mejor forma de operar estos equipos es la condición de encendido y apagado.
Description
Tesis presentada para optar título de Ingeniero Civil de Materiales
Keywords
Celdas electrolíticas, Almacenamiento de energía, Recursos energéticos renovables, Voltametría