Análisis energético de una celda de combustible tipo MIP (2024)
Las celdas de combustible son dispositivos electroquímicos que convierten la energía química presente en los combustibles, como el hidrógeno, en energía eléctrica, logrando alta eficiencia y bajo impacto ambiental. Estas se clasifican principalmente en: Celdas de combustible de Membrana de Intercambio Polimérico (CCMIP), Celdas de Combustible de Óxido Sólido (CCOS), Celdas de Combustible de Carbonatos Fundidos (CCCF), Celdas de Combustible Alcalina (CCA), Celdas de Combustible de Ácido Fosfórico (CCAF) y Celdas de Combustible de Metanol Directo (CCMD). Este trabajo se centra en una celda tipo MIP de cátodo abierto de marca y referencia Horizon Fuel Cell Technologies H- 100W. Se presentan las partes de la celda, así como los procesos químicos y físicos que involucran los mecanismos de transferencia de calor y su reacción química interna. Se presentan las especificaciones técnicas y las curvas características de la celda, así como, el banco de pruebas utilizado para el desarrollo experimental. En este trabajo se presentan dos enfoques de estudio para llevar a cabo el análisis energético de la celda de combustible tipo MIP. El primer enfoque consiste en un diseño experimental y el segundo un estudio analítico implementado en el Software Engineering Equation Solver (EES). El primer enfoque se realiza para medir variables de interés como, resistencia de Shunt, voltaje y corriente de la celda, caudal de hidrógeno suministrado y temperaturas en la celda. Para el segundo enfoque se determinan parámetros como pérdidas de calor, potencia y eficiencia energética en cinco casos de estudio. Estos casos de estudio junto al diseño experimental son comparados con los resultados obtenidos por el fabricante como las curvas características, la potencia y eficiencia. Para la caracterización de la celda se encontró que los parámetros que más inciden en las discrepancias entre los resultados experimentales y el fabricante son las condiciones de operación y de degradación de los materiales de la celda.