Influencia de los materiales nanoestructurados en la eficiencia de celdas de combustible (SE-7341)

Abstract

Las celdas de combustible de membrana de intercambio protónico (CCMIP) representan una alternativa prometedora en energías renovables para la generación de energía eléctrica. Estos dispositivos convierten la energía química de reactantes (hidrógeno y oxígeno) en energía eléctrica y agua, minimizando la producción de calor. La presente tesis tuvo como objetivo estudiar la influencia de materiales nanoestructurados en la eficiencia de celdas de combustible (SE-7341). Las CCMIP estudiadas se fabrican típicamente con nanotubos de níquel o carbono recubiertos con catalizadores de paladio o platino. El sistema experimental empleó un electrolizador alimentado por módulo solar para producir hidrógeno y oxígeno, los cuales alimentaron la CCMIP para generar electricidad que accionó un motor conectado a un ventilador. Se realizaron diversos experimentos en condiciones ambientales no estándar, obteniendo datos que fueron analizados mediante principios de electroquímica, termodinámica y física de materiales. Los resultados permitieron determinar la eficiencia de la celda en función de parámetros de corriente y voltaje, estableciendo el balance energético para calcular la eficiencia ideal, eficiencia energética y eficiencia Faraday. Utilizando una CCMIP desarmable, se caracterizaron los materiales componentes mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), obteniendo espectros que revelaron la composición elemental de membrana y electrodos, así como la topografía superficial. Los resultados demostraron que los materiales nanoestructurados optimizan la interacción electroquímica, mejorando significativamente la eficiencia en la conversión energética.