Fabricación y caracterización de una celda de combustible microfluidica de bajo costo usando fluidos corporales como combustible para la generación de energía eléctrica
En el desarrollo de esta tesis se describe la fabricación y caracterización de una celda de combustible microfluídica basada en papel, utilizando orina como fuente de energía, con la novedosa inclusión de arsénico reciclado en uno de sus electrodos. El proyecto se llevó a cabo en los laboratorios de...
- Autores:
-
Vallejo Ruíz, Allan
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad Autónoma de Occidente
- Repositorio:
- RED: Repositorio Educativo Digital UAO
- Idioma:
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- oai:red.uao.edu.co:10614/15696
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/10614/15696
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- Palabra clave:
- Maestría en Sistemas Energéticos
Celda microfluídica
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Ánodo
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- Derechos reservados - Universidad Autónoma de Occidente, 2023
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En el desarrollo de esta tesis se describe la fabricación y caracterización de una celda de combustible microfluídica basada en papel, utilizando orina como fuente de energía, con la novedosa inclusión de arsénico reciclado en uno de sus electrodos. El proyecto se llevó a cabo en los laboratorios de la Universidad Tecnológica de San Juan del Río en Querétaro, México, y en la Universidad Autónoma de Occidente en Cali, Colombia. La elección del papel filtro como base para la celda ofrece ventajas considerables, como su bajo costo, fácil accesibilidad y biodegradabilidad. Elimina la necesidad de componentes mecánicos adicionales, como bombas hidráulicas, para el transporte del combustible. La orina, seleccionada como combustible, presenta beneficios adicionales debido a su alta disponibilidad y capacidad para ser una fuente de energía renovable y sostenible. De manera innovadora, se incorporó el arsénico en la fabricación del ánodo de la celda de combustible, no solo para evaluar su impacto en la generación de energía eléctrica, sino también como un recurso valioso proveniente de materiales contaminantes. Esta inclusión demostró mejoras notables en el rendimiento de la celda, manifestándose en un aumento significativo de la densidad de corriente y el potencial de circuito abierto. Adicionalmente, se integró el dióxido de titanio (TiO2) en el proyecto. El TiO2, conocido por sus propiedades semiconductoras y fotoelectroquímicas, presenta una estructura porosa que facilita la interacción con el arsénico. Además de mejorar el rendimiento general de la celda de combustible, el TiO2 ha demostrado ser eficaz en la descontaminación del agua del arsénico debido a su capacidad para catalizar reacciones electroquímicas. Esto resalta su utilidad en el proyecto y su contribución a soluciones sostenibles para la generación de energía. El resultado de este proyecto no solo implica mejoras continuas en la evaluación de la celda, sino que también busca aplicaciones prácticas, como la alimentación de equipos móviles y aplicaciones biomédicas, destacando el potencial de la innovación en la generación de energía sostenible |
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El proyecto se llevó a cabo en los laboratorios de la Universidad Tecnológica de San Juan del Río en Querétaro, México, y en la Universidad Autónoma de Occidente en Cali, Colombia. La elección del papel filtro como base para la celda ofrece ventajas considerables, como su bajo costo, fácil accesibilidad y biodegradabilidad. Elimina la necesidad de componentes mecánicos adicionales, como bombas hidráulicas, para el transporte del combustible. La orina, seleccionada como combustible, presenta beneficios adicionales debido a su alta disponibilidad y capacidad para ser una fuente de energía renovable y sostenible. De manera innovadora, se incorporó el arsénico en la fabricación del ánodo de la celda de combustible, no solo para evaluar su impacto en la generación de energía eléctrica, sino también como un recurso valioso proveniente de materiales contaminantes. Esta inclusión demostró mejoras notables en el rendimiento de la celda, manifestándose en un aumento significativo de la densidad de corriente y el potencial de circuito abierto. Adicionalmente, se integró el dióxido de titanio (TiO2) en el proyecto. El TiO2, conocido por sus propiedades semiconductoras y fotoelectroquímicas, presenta una estructura porosa que facilita la interacción con el arsénico. Además de mejorar el rendimiento general de la celda de combustible, el TiO2 ha demostrado ser eficaz en la descontaminación del agua del arsénico debido a su capacidad para catalizar reacciones electroquímicas. Esto resalta su utilidad en el proyecto y su contribución a soluciones sostenibles para la generación de energía. El resultado de este proyecto no solo implica mejoras continuas en la evaluación de la celda, sino que también busca aplicaciones prácticas, como la alimentación de equipos móviles y aplicaciones biomédicas, destacando el potencial de la innovación en la generación de energía sostenibleIn the development of this thesis, the manufacturing and characterization of a microfluidic paper-based fuel cell, utilizing urine as an energy source, are described, with the innovative inclusion of recycled arsenic in one of its electrodes. The project was carried out in the laboratories of the Technological University of San Juan del Río in Querétaro, Mexico, and at the Autonomous University of the West in Cali, Colombia. The choice of filter paper as the base for the cell offers considerable advantages, such as its low cost, easy accessibility, and biodegradability. It eliminates the need for additional mechanical components, such as hydraulic pumps, for fuel transport. Urine, chosen as fuel, presents additional benefits due to its high availability and capacity to be a renewable and sustainable energy source. Innovatively, arsenic was incorporated into the fabrication of the fuel cell's anode, not only to assess its impact on electricity generation but also as a valuable resource derived from contaminating materials. This inclusion demonstrated notable improvements in cell performance, resulting in a significant increase in current density and open circuit potential. Additionally, titanium dioxide (TiO2) was integrated into the project. TiO2, known for its semiconductor and photoelectrochemical properties, has a porous structure that facilitates interaction with arsenic. In addition to enhancing the overall performance of the fuel cell, TiO2 has proven effective in decontaminating arsenic-laden water due to its ability to catalyze electrochemical reactions. This underscores its utility in the project and its contribution to sustainable solutions for energy generation. The outcome of this project not only implies continuous improvements in cell evaluation but also seeks practical applications, such as powering mobile devices and biomedical applications, highlighting the potential of innovation in sustainable energy generationTesis (Magister en Sistemas Energéticos)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2023MaestríaMagíster en Sistemas Energéticos54 páginasapplication/pdfspaUniversidad Autónoma de OccidenteMaestría en Sistemas EnergéticosFacultad de IngenieríaCaliDerechos reservados - Universidad Autónoma de Occidente, 2023https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Fabricación y caracterización de una celda de combustible microfluidica de bajo costo usando fluidos corporales como combustible para la generación de energía eléctricaTrabajo de grado - MaestríaTextinfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85[1] L. 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