Modelado y simulación de una celda de combustible reversible de membrana polimerica para la producción de hidrógeno

Abstract

En este trabajo se desarrolló un modelo matemático de funcionamiento reversible de una Celda de Combustible de Membrana Polimérica para la producción de hidrógeno a presión atmosférica a partir del planteamiento de modelos termodinámicos y electroquímicos que permitieron describir el comportamiento de la producción de hidrógeno frente a cambios de variables de operación tales como la intensidad, la temperatura y el espesor de membrana de la celda. La producción de hidrógeno se validó con datos experimentales obtenidos a partir de un prototipo de monocelda de combustible comercial mediante la simulación en MATLAB del modelo matemático desarrollado. Los resultados muestran que la producción de hidrógeno se ve favorecida a bajas temperaturas y altas densidades de corriente debido a que el voltaje de la celda aumenta bajo estas condiciones, siendo el espesor de la membrana un factor que no incidió notablemente en la tasa de producción de hidrógeno. El modelo matemático desarrollado de producción de hidrógeno posee una desviación aproximada de un 8% con respecto a los datos experimentales obtenidos a partir de la monocelda de combustible en los cuales se observó que el efecto de la intensidad es quien incide más en el aumento o descenso de la tasa de producción de hidrógeno obteniéndose valores máximos de 10,357 ml/min a una intensidad de 1,5 A y temperatura de 301 K.