Producción de Energía Eléctrica y Gas de Síntesis a Partir de la Electrólisis del Agua con Energía Solar y uso del Co2

Abstract

El objetivo de esta investigación fue producir H2 y gas de síntesis a partir de la electrólisis del agua con energía solar y uso del CO2, siendo este tema una visión a futuro donde el gas Hidrogeno es generado de forma limpia, el cual ayudará a la sociedad con la necesidad energética. Los objetivos se enfocaron en convertir la energía química de la electrólisis del hidrógeno en energía eléctrica con los iones de Hidrógeno utilizando una pila de combustible de tipo PEM ELECTROLYZER. El hidrogeno es un vector energético y como tal se perfila como la energía del futuro en la medida que produce energía eléctrica de manera limpia sin eliminar residuos contaminantes como lo hacen los combustibles fósiles. Para realizar el proceso de la electrólisis del agua se diseñó una celda electrolítica para obtener H2 y O2 utilizando energía solar como energía de activación de la celda a través del uso de un panel solar conectado a dicha celda, la cual provee de hidrógeno al PEM REVERSIBLE FULL CELL. La prueba experimental para demostrar la generación de energía eléctrica se hizo movilizando un carro de juguete. Para ello se realizó un balance de masa desde la cantidad de H2O utilizada en la electrólisis, la cantidad de H2 obtenido, intensidad de la celda electrolítica, hidrogeno requerido para generar 1A de corriente en una celda de combustible e intensidad de corriente y consumo de voltaje según equipo; todo ello con el fin de demostrar que en la realidad un carro puede trabajar con hidrógeno para que avance una determinada distancia. Al realizar esta investigación se reduce la contaminación atmosférica y la emisión de los gases del efecto invernadero, esto gracias al diseño de un proceso de recuperación del CO2 de la destilería NAYLAMP, en representación de las destilerías del país, ya que son demasiadas las emisiones de este gas a nivel nacional, sin evaluar el costo que demanda producirla ni los diferentes usos en la industria que significan un beneficio económico. El CO2 capturado trae consigo partículas de alcohol y productos secundarios, por tal motivo se realizó un cálculo de gr de KMnO4 al 1% P/V que neutralizarán la salida de este gas de los fermentadores, este pasará a ser almacenado para luego ser mezclado con el H2 obtenido del PEM REVERSIBLE FULL CELL. Por la información recopilada sabe que las condiciones del CO2 y del H2 son elevadas para llevar en escala laboratorio y se optó por realizar la simulación en el Aspen Hysys V8.0, el cual nos ayudó a demostrar que se puede realizar la producción de gas de síntesis. Además, para ello se realizó un balance estequiométrico a partir de las cantidades de H2 producido. La parte experimental comenzó con la recuperación del CO2 esta se realizó en la destilería NAYLAMP y los demás ensayos en el laboratorio de Química analítica y Fisicoquímica de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo. Con material de PVC (Poli cloruro de vinilo) se realizó el proceso de recuperación de CO2 que se explicará posteriormente, además del uso del PEM REVERSIBLE FUEL CELL que cuenta con una pila de combustible que generó la energía eléctrica a partir del hidrógeno obtenido en la electrólisis, siendo este uno de los métodos para producir este gas, además de su producción mediante una celda electrolítica, todo esto se genera a partir del uso de energía solar, a través de un panel. De esta manera y con el uso del PEM REVERSIBLE FULL CELL se obtuvo 0.3L de H2 a partir de 0.6 ml de H2O destilada, para generar esa cantidad de hidrógeno se necesitó una intensidad de corriente de 0.97 A. El voltaje que se midió después de la producción de H2 es de 1.47 V y la potencia del equipo es de 210 mW. Con estos parámetros el carrito que se utilizó para demostrar la producción de energía eléctrica mediante el H2 obtenido en el proceso de electrólisis comienza a desplazarse.