DISEÑO DE UN PROTOTIPO DE CELDA PARA LA ELECTRÓLISIS ALCALINA DEL AGUA BASADA EN EL USO DE ELECTROCATALIZADORES ALTERNATIVOS.

El presente trabajo aborda los desafíos energéticos que han sido preocupación global, como consecuencia la búsqueda de alternativas sostenibles y eficientes para la generación y almacenamiento de energía. Entre estas alternativas, el hidrógeno emerge como una opción prometedora tanto para el almacen...

Full description

Autores:
Rodríguez Castañeda, Jose Felipe
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
Repositorio UIS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/42397
Acceso en línea:
https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/42397
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Palabra clave:
Hidrógeno
Electrólisis
Agua
Celda electrolítica
Diseño CAD
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description El presente trabajo aborda los desafíos energéticos que han sido preocupación global, como consecuencia la búsqueda de alternativas sostenibles y eficientes para la generación y almacenamiento de energía. Entre estas alternativas, el hidrógeno emerge como una opción prometedora tanto para el almacenamiento como para la producción de energía. Sin embargo, su implementación enfrenta obstáculos significativos, tales como los costos asociados con su producción, almacenamiento y la infraestructura requerida para su utilización. Con el objetivo de abordar estos desafíos, se llevó a cabo una investigación exhaustiva centrada en los diseños de celdas electrolíticas para la electrólisis del agua, un proceso crucial en la producción de hidrógeno. Este análisis se enfocó en identificar configuraciones óptimas que maximicen la eficiencia de la celda y minimicen los costos energéticos y de fabricación asociados como lo es la celda electrolítica alcalina. Para ello, se examinaron detalladamente los materiales más adecuados y con mejor desempeño para el funcionamiento de estas celdas de los cuales se sugieren acero inoxidable, níquel y materiales poliméricos, recurriendo a fuentes bibliográficas especializadas en el tema. La integración de los tres aspectos clave; diseño, configuración y materiales, dio lugar a la elaboración de un diseño CAD utilizando el software FUSION 360, que incluye planos detallados del prototipo. Este diseño se basó en las recomendaciones de la literatura, incorporando una selección de materiales identificados como óptimos para la aplicación en el Software Ansys Granta Edupack. Dada la complejidad y exigencia computacional de este proceso de diseño, se optó por desarrollar una versión a menor escala del prototipo, de este modo se logró diseñar sin complicaciones.
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Sin embargo, su implementación enfrenta obstáculos significativos, tales como los costos asociados con su producción, almacenamiento y la infraestructura requerida para su utilización. Con el objetivo de abordar estos desafíos, se llevó a cabo una investigación exhaustiva centrada en los diseños de celdas electrolíticas para la electrólisis del agua, un proceso crucial en la producción de hidrógeno. Este análisis se enfocó en identificar configuraciones óptimas que maximicen la eficiencia de la celda y minimicen los costos energéticos y de fabricación asociados como lo es la celda electrolítica alcalina. Para ello, se examinaron detalladamente los materiales más adecuados y con mejor desempeño para el funcionamiento de estas celdas de los cuales se sugieren acero inoxidable, níquel y materiales poliméricos, recurriendo a fuentes bibliográficas especializadas en el tema. La integración de los tres aspectos clave; diseño, configuración y materiales, dio lugar a la elaboración de un diseño CAD utilizando el software FUSION 360, que incluye planos detallados del prototipo. Este diseño se basó en las recomendaciones de la literatura, incorporando una selección de materiales identificados como óptimos para la aplicación en el Software Ansys Granta Edupack. Dada la complejidad y exigencia computacional de este proceso de diseño, se optó por desarrollar una versión a menor escala del prototipo, de este modo se logró diseñar sin complicaciones.PregradoIngeniero MetalúrgicoThis work addresses the energy challenges that have been a global concern, resulting in the search for sustainable and efficient alternatives for energy generation and storage. Among these alternatives, hydrogen emerges as a promising option for both energy storage and production. However, its implementation faces significant obstacles, such as the costs associated with its production, storage, and the infrastructure required for its use. In order to address these challenges, extensive research was carried out focusing on electrolytic cell designs for water electrolysis, a crucial process in hydrogen production. This analysis focused on identifying optimal configurations that maximize cell efficiency and minimize associated energy and manufacturing costs, such as the alkaline electrolytic cell. To this end, the most suitable materials with the best performance for the operation of these cells were examined in detail, of which stainless steel, nickel and polymeric materials were suggested, resorting to specialized bibliographic sources on the subject. The integration of the three key aspects; design, configuration and materials, led to the preparation of a CAD design using the FUSION 360 software, which includes detailed drawings of the prototype. This design was based on recommendations from the literature, incorporating a selection of materials identified as optimal for the application in the Ansys Granta Edupack Software. Given the complexity and computational demand of this design process, it was decided to develop a smaller scale version of the prototype, in this way it was possible to design without complications.application/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de Ingeníerias FisicoquímicasIngeniería MetalúrgicaEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de MaterialesHidrógenoElectrólisisAguaCelda electrolíticaDiseño CADHydrogenElectrolysisWaterElectrolytic cellCAD designDISEÑO DE UN PROTOTIPO DE CELDA PARA LA ELECTRÓLISIS ALCALINA DEL AGUA BASADA EN EL USO DE ELECTROCATALIZADORES ALTERNATIVOS.DESIGN OF A CELL PROTOTYPE FOR ALKALINE ELECTROLYSIS OF WATER BASED ON THE USE OF ALTERNATIVE ELECTROCATALYSTS.Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bccehttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fORIGINALCarta de autorización.pdfCarta de autorización.pdfapplication/pdf90244https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/ef99e150-ddf8-4bff-ad55-7732885f21d6/download1eb91e60159367c9a0f8dbab770e0f8fMD53Nota de proyecto.pdfNota de proyecto.pdfapplication/pdf153879https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/039e056a-ea09-452b-9aab-1292eaeab8ac/downloada60655b48297b9cd8f65625477d5bed6MD54Documento.pdfDocumento.pdfapplication/pdf1621426https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/36700ab7-78f5-43f4-9267-a3a88a45a400/downloadeb821b1193515c88af1dd89de8903e8bMD56LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82237https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/6404d12d-3e3c-442a-ba81-80a5808e32be/downloadd6298274a8378d319ac744759540b71bMD5520.500.14071/42397oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/423972024-05-16 14:41:52.107http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessembargohttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.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