Título
Propuesta de diseño de un sistema para la generación de energía eléctrica a partir de la generación de hidrógeno in situ empleando residuos de aluminio y la conversión del calor de desecho producido en energía eléctrica
Autor
ALBERTO ARTURO OSORIO SANDOVAL
Colaborador
SERGIO ALBERTO GAMBOA SANCHEZ
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
RESUMEN
En el presente trabajo se muestran los resultados del diseño de una planta piloto a escala laboratorio para la producción de hidrógeno a partir la reacción exotérmica de la hidrolisis de aluminio, acoplada a una celda de combustible de intercambio protónico (PEMFC).
La materia prima alimentada al proceso consiste en una solución de hidróxido de sodio y aluminio proveniente de latas de desecho.
El hidróxido de sodio permite retirar la capa de óxido que pasiva al metal; proceso conocido como activación alcalina.
El diseño se basó en el análisis del balance de masa y energía, su comprobación experimental y los requerimientos de combustible de la PEMFC, adicionalmente se consideró el aprovechamiento del calor liberado por la reacción mediante el efecto Seebeck.
La planta está integrada por un contenedor que abastece solución de hidróxido de sodio a un reactor tipo batch, el cual entrega el gas producido a una columna de adsorción de NaOH.
Los tres componentes funcionan como sistema de almacenamiento temporal del combustible en tanto es entregado a una presión regulada y bajo demanda a la PEMFC.
El contenedor de 0.45 L almacena solución al 4.13 M suficiente para hacer reaccionar 10 g de aluminio que producirá 12 L NTP (Normal Temperature and Pressure) de hidrógeno.
El reactor de 2.1 L tiene la forma de un prisma rectangular para acoplar a su superficie placas Peltier que funcionan como convertidores de calor a electricidad.
La propuesta se construirá en versión planta piloto a escala laboratorio en acero inoxidable para evaluar la eficiencia energética global de la planta.
ABSTRACT
This work shows results of a pilot plant designed to laboratory scale to produce hydrogen from a hydrolysis of aluminum exothermic reaction, coupled to a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC).
The raw material fed in this process consists in sodium hydroxide solution and the aluminum came from wasted cans.
Sodium hydroxide allows to remove the oxide layer that passivates the metal; Process known as alkaline activation.
The design was based in mass and energy balance analysis, its experimental verification and fuel requirements of the PEMFC, the exploitation of the heat released by reaction through the Seebeck effect was also considered.
The plant is composed by a container that supplies hydroxide sodium solution to the batch reactor, which delivers the gas produced to an adsorption column of NaOH.
These three components work as a temporary storage system of the fuel while it is provided at a regulated pressure and demand to the PEMFC.
The container of 0.45 L stores solutions at 2.13 M which is enough to react with 10 g of aluminum to produce 12 L of hydrogen into NTP.
The 2.1 L reactor is shaped into a rectangular prism to place in its surface Peltier plates that work as converters of heat to electricity.
Editor
El autor
Fecha de publicación
28 de mayo de 2019
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
Idioma
Español
Cobertura
MEX
Audiencia
Investigadores
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional de Acceso Abierto de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos
Descargas
0