Desarrollo del método de carga de un capacitor para encontrar la resistencia interna en una celda de combustible microbiana

A pesar de que las celdas de combustible microbianas (MFCs) representan una fuente de energía renovable, su principal desventaja es la baja generación de potencia, comparada con la que las celdas de combustible tradicionales pueden generar. La potencia de una MFC, es resultado de las reacciones de ó...

Full description

Autores:
Paez Criado, Laura Cristhina
Tipo de recurso:
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Fecha de publicación:
2014
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
Repositorio UIS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/29802
Acceso en línea:
https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/29802
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Palabra clave:
Celda De Combustible Microbiana
Shewanella Oneidensis Mr-1
Circuito Rc
Corriente Interrumpida
Resistencia Interna.
Microbial Fuel Cell
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Current Interrupt
Internal Resistance
Rights
License
Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
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description A pesar de que las celdas de combustible microbianas (MFCs) representan una fuente de energía renovable, su principal desventaja es la baja generación de potencia, comparada con la que las celdas de combustible tradicionales pueden generar. La potencia de una MFC, es resultado de las reacciones de óxido-reducción catalizadas por los microorganismos; y a su vez, está limitada por la resistencia interna del sistema. Con la finalidad de analizar el desempeño de una MFC, la resistencia interna necesita ser evaluada. Siendo una propiedad del sistema, incluye la resistencia ofrecida por el ánodo, el cátodo, los electrolitos y la membrana intercambiadora de protones (PEM). En este estudio, el método novedoso y no invasivo, basado en el ciclo de carga de un capacitor, fue desarrollado para analizar la resistencia interna de una MFC de doble cámara. El método de carga del capacitor está basado en el arreglo de un circuito RC; en el cual, un resistor es conectado en serie con un capacitor, y la resistencia interna, queda expresada en términos de la capacitancia, la constante de tiempo () del capacitor y la resistencia externa. Se determinó que un capacitor de 4,7 F permite almacenar la máxima potencia generada (0,7 mW), y Al comparar este valor con el obtenido usando la técnica de corriente interrumpida, el resultado fue de 7,8 , el cual no representa las pérdidas totales de la MFC, pues emplea tiempos muy cortos durante la medición. Se concluye pues, que la caracterización de la MFC requiere de un método que implique un tiempo suficiente para reflejar todas las pérdidas del sistema. Este requisito, que no es cumplido usando las técnicas tradicionales, es tenido en cuenta con el método de carga del capacitor.
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Con la finalidad de analizar el desempeño de una MFC, la resistencia interna necesita ser evaluada. Siendo una propiedad del sistema, incluye la resistencia ofrecida por el ánodo, el cátodo, los electrolitos y la membrana intercambiadora de protones (PEM). En este estudio, el método novedoso y no invasivo, basado en el ciclo de carga de un capacitor, fue desarrollado para analizar la resistencia interna de una MFC de doble cámara. El método de carga del capacitor está basado en el arreglo de un circuito RC; en el cual, un resistor es conectado en serie con un capacitor, y la resistencia interna, queda expresada en términos de la capacitancia, la constante de tiempo () del capacitor y la resistencia externa. Se determinó que un capacitor de 4,7 F permite almacenar la máxima potencia generada (0,7 mW), y Al comparar este valor con el obtenido usando la técnica de corriente interrumpida, el resultado fue de 7,8 , el cual no representa las pérdidas totales de la MFC, pues emplea tiempos muy cortos durante la medición. Se concluye pues, que la caracterización de la MFC requiere de un método que implique un tiempo suficiente para reflejar todas las pérdidas del sistema. Este requisito, que no es cumplido usando las técnicas tradicionales, es tenido en cuenta con el método de carga del capacitor.PregradoIngeniero QuímicoAlthough microbial fuel cells (MFCs) represent a renewable energy resource, their main disadvantage is that they generate lower power density compared to a traditional fuel cell. The power produced by a MFC results from redox reactions catalyzed by microorganisms; moreover, it is limited by its high internal resistance. In order to analyze the performance of the MFC, the internal resistance needs to be evaluated. Being a property of the system, the internal resistance includes the anode resistance, cathode resistance, electrolyte resistance, and proton exchange membrane (PEM) resistance. In this study, a new and non-invasive method based in charging capacitor was developed, and the internal resistance of a double chamber MFC was analyzed. The charging capacitor method is based on the RC circuit arrangement; in which a resistor is connected in series with the capacitor and the internal resistance measured is related to the capacitance, the capacitor time constant (), as well as the external resistance. It was determined that using a 4,7 F capacitor is possible to storage the maximum value of power generation (0,7 mW), and find the real internal resistance in the system (80, Using the current step technique the internal resistance was around 7,8 the total losses in the MFC because it uses very short times during the measurement. As a conclusion, the characterization of the MFC requires a method that utilizes enough time to reflect all the system losses. This requirement is not achieved by traditional methods; however, it is considered by the charging capacitor method.application/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de Ingenierías FisicoquímicasIngeniería QuímicaEscuela de Ingeniería QuímicaCelda De Combustible MicrobianaShewanella Oneidensis Mr-1Circuito RcCorriente InterrumpidaResistencia Interna.Microbial Fuel CellShewanella Oneidensis Mr-1Rc CircuitCurrent InterruptInternal ResistanceDesarrollo del método de carga de un capacitor para encontrar la resistencia interna en una celda de combustible microbianaDevelopment of the charging capacitor method to find the internal resistance in a microbial fuel cellTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceORIGINALCarta de autorización.pdfapplication/pdf172548https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/1697b79e-6988-4a32-8e97-e5acbe1f2c8f/download2d34b2a040413fca5022b38c0fb5038bMD51Documento.pdfapplication/pdf1403554https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/657ef650-1059-4f4d-9ad1-2f92dbb44af8/downloade1f14fdb343d4c5de6bf5274f0ed2cb2MD52Nota de proyecto.pdfapplication/pdf279822https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/7589e968-b84d-4e87-bee1-42fdb6c6dde2/download0e37b8a2b68b4b3af79ccd489275215aMD5320.500.14071/29802oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/298022024-03-03 15:35:25.552http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/open.accesshttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.co