Sistema de monitoreo multivariable para electrolizadores alcalinos de baja escala
En este estudio se enfatiza la relevancia de la transición hacia energías renovables mediante la implementación de electrolizadores alcalinos (AWEs) para la producción de hidrógeno verde. Los AWEs, desde su introducción en el siglo XVIII, han evolucionado desde capacidades iniciales de 0.08 Nm³/h ha...
- Autores:
-
Montes Eljach, Jorge Luis
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.uniandes.edu.co:1992/75639
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/1992/75639
- Palabra clave:
- Electrolizadores alcalinos (AWEs)
Producción de hidrógeno verde
Sistema de monitoreo multivariable (EMM)
Energías renovables
Interfaz gráfica de usuario (GUI)
Optimización de producción de hidrógeno
Monitoreo en tiempo real
Hidrógeno verde a pequeña escala
Adaptación dinámica de condiciones operativas
Tecnología autónoma y portátil
Electrólisis alcalina
Ingeniería
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- openAccess
- License
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En este estudio se enfatiza la relevancia de la transición hacia energías renovables mediante la implementación de electrolizadores alcalinos (AWEs) para la producción de hidrógeno verde. Los AWEs, desde su introducción en el siglo XVIII, han evolucionado desde capacidades iniciales de 0.08 Nm³/h hasta alcanzar 1.200 Nm³/h en configuraciones industriales modernas. Este trabajo introduce un sistema de monitoreo multivariable y modular (EMM) diseñado para AWEs de baja escala (hasta 2.5 kW), que incorpora una interfaz gráfica de usuario para facilitar una operación eficiente y segura. El EMM monitoriza en tiempo real las variables críticas incluyendo temperatura (T), presión (P), flujo de hidrógeno (Fh), voltaje (Vy), y corriente (C), lo que permite adaptaciones dinámicas a las condiciones operativas. Durante las pruebas, el sistema demostró un incremento del 250 % en la producción de hidrógeno al ajustar la temperatura en un 60 % y la presión en un 10 %. El diseño compacto del EMM, con dimensiones de 14 cm x 5 cm x 15 cm y un peso de 2 kg, junto con su capacidad de operar autónomamente por 18 horas, subrayan su aplicabilidad en diversos entornos operativos. Estos resultados destacan la importancia de sistemas de monitoreo integrados y adaptativos en la optimización de la producción de hidrógeno y la integración de AWEs con las redes de energía renovable. |
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El EMM monitoriza en tiempo real las variables críticas incluyendo temperatura (T), presión (P), flujo de hidrógeno (Fh), voltaje (Vy), y corriente (C), lo que permite adaptaciones dinámicas a las condiciones operativas. Durante las pruebas, el sistema demostró un incremento del 250 % en la producción de hidrógeno al ajustar la temperatura en un 60 % y la presión en un 10 %. El diseño compacto del EMM, con dimensiones de 14 cm x 5 cm x 15 cm y un peso de 2 kg, junto con su capacidad de operar autónomamente por 18 horas, subrayan su aplicabilidad en diversos entornos operativos. Estos resultados destacan la importancia de sistemas de monitoreo integrados y adaptativos en la optimización de la producción de hidrógeno y la integración de AWEs con las redes de energía renovable.This study emphasizes the importance of transitioning to renewable energies through the deployment of alkaline water electrolyzers (AWEs) for green hydrogen production. AWEs, since their introduction in the 18th century, have evolved from initial capacities of 0.08 Nm³/h to modern industrial configurations reaching up to 1,200 Nm³/h. This work introduces a multivariable and modular monitoring system (EMM) designed for low-scale AWEs (up to 2.5 kW), incorporating a graphical user interface to facilitate efficient and safe operation. The EMM monitors critical variables in real-time including temperature (T), pressure (P), hydrogen flow (Fh), voltage (Vy), and current (C), allowing dynamic adaptations to operational conditions. During testing, the system demonstrated a 250 % increase in hydrogen production by adjusting the temperature by 60 % and the pressure by 10 %. The compact design of the EMM, with dimensions of 14 cm x 5 cm x 15 cm and a weight of 2 kg, along with its capability to operate autonomously for 18 hours, underscore its applicability in various operational environments. These results highlight the importance of integrated and adaptive monitoring systems in optimizing hydrogen production and integrating AWEs with renewable energy networks.Pregrado83 páginasapplication/pdfspaUniversidad de los AndesIngeniería ElectrónicaFacultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Sistema de monitoreo multivariable para electrolizadores alcalinos de baja escalaTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TPElectrolizadores alcalinos (AWEs)Producción de hidrógeno verdeSistema de monitoreo multivariable (EMM)Energías renovablesInterfaz gráfica de usuario (GUI)Optimización de producción de hidrógenoMonitoreo en tiempo realHidrógeno verde a pequeña escalaAdaptación dinámica de condiciones operativasTecnología autónoma y portátilElectrólisis alcalinaIngeniería[ALHW23] A. Hodges, G. Tsekouras, A. Al-Musawi, K. Wagner, C. Lee, G. F. Swiegers, A. L. Hoang, S. Balakrishnan, and G. G. Wallace. High performing catalysts for energy-efficient commercial alkaline water electrolysis. Sustainable Energy Fuels, 7:31–60, 2023.[Ano20] Anonymous. Advancements in alkaline water electrolyzers. Electronics, 9(5):871, 2020.[Aut23] Example Author. Analysis of optimal operating temperature for alkaline electrolyzers. Journal of Electrolyzer Research, 2023.[BT20] Jörn Brauns and Thomas Turek. Alkaline water electrolysis powered by renewable energy: A review. Processes, 8(2):248, 2020.[ea23] Another Author et al. Dynamic response of alkaline water electrolyzers to variable loads. Nature Energy, 2023.[fp23] Redacted for privacy. Principles and implementations of electrolysis systems for water splitting. Materials Horizons, 2023. Accessed: 2024-06-19.[GB24] Rashko Rashkov, Evelina Slavcheva, Galin Borisov, and Vasil Bachvarov. 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