JORNADAS ENERGÍAS RENOVABLES Logros y Propuestas 2009

Presentación del tema: "JORNADAS ENERGÍAS RENOVABLES Logros y Propuestas 2009"— Transcripción de la presentación:

1 JORNADAS ENERGÍAS RENOVABLES Logros y Propuestas 2009
Hidrógeno y Celdas de Combustible Ing. Graciela C. Abuin 22/09/2018

2 CC estacionariaGrupo electrógeno
Producción de energía a partir de fuentes renovables - Vector hidrógeno H2O Celda de combustible móvil ó H2/GNC Solar Electrolizador Eólica Hidráulica O2 H2 Fuentes Renovables CC estacionariaGrupo electrógeno Consumidores 22/09/2018 Red local

3 Hidrógeno Su combustión no produce emisiones perjudiciales para el medio ambiente. Sólo genera agua, calor y energía eléctrica. Está disponible en todos lados. Puede almacenarse en diferentes modos. Se cree que su utilización como combustible en fuentes fijas y móviles se extenderá cada vez más. Limitante: costo. Necesidad de tecnologías más eficientes => DESARROLLO 22/09/2018

4 Nuestro país Potencial eólico Oportunidad para el H2 Potencial solar
22/09/2018

5 Identificación de demanda/ Problema a resolver H2
Fundación Hidrógeno Santa Cruz Asociación Argentina del Hidrógeno ITBA: Desarrollo del  Primer Módulo Argentino de Energía Limpia “MAEL I” Aerogenerador de 5 kW / Generador de H2 por electrólisis de agua. H2 a 30 bar 0,7 m3N/h H2 Desarrollo de electrodos de alto rendimiento => cuello de botella para producir un generador eficiente. 22/09/2018

6 Desarrollo de Electrodos de Alto Rendimiento
Producción de H2 por electrólisis de agua V x A = Watt (potencia) Potencial (V) h cátodo V h ánodo IR Corriente (A) Eeq Cátodo: 2H+ + 2e- => H2 Ánodo: 2OH- => ½O2 + H2O + 2e- Objetivo: máxima corriente (producción) con mínimo potencial aplicado Mínimo Kwh/m3 H2 Desarrollo de Electrodos de Alto Rendimiento 22/09/2018

7 Celdas de electrólisis de agua
A.Chialvo – H2 y energía del futuro, 2004 Celdas avanzadas Celdas convencionales Celdas de vapor de agua Separador + conductor iónico KOH 30% T < 100ºC Consumo Energético (kWh/Nm3) Tecnología probada, simple, no requiere materiales especiales. Baja eficiencia, baja i (hasta 0,25 Acm-2) Puede llegar al 100% rendimiento energético – Alta i (hasta 1 Acm-2) Problemas de fabricación – Fuente alta temperatura Electrolito polimérico orgánico o inorgánico - Alta i (hasta 0,25 Acm-2) Compacta – Baja estabilidad de los MEA – Alto costo membranas y catalizador 22/09/2018

8 Problema a resolver Encontrar un material de electrodo capaz de duplicar la corriente de un electrodo de Ni a igual tensión aplicada. 22/09/2018

9 Formulación del Proyecto
Se formuló el proyecto de desarrollo de electrodos para la producción electrolítica de H2. Objetivo: desarrollo de electrodos de buenas propiedades catalíticas para la reacción de formación de hidrógeno en medio alcalino, con buena resistencia y durabilidad. Comenzó en el INTI el desarrollo y evaluación de electrodos. 22/09/2018

10 Materiales de electrodo – Preselección de Tecnología
Catódico Anódico Ni, Ni-Co, Ni-Fe, Ni / NiSx Ti / RuO2 – TiO2 Electrodepósitos: Ni-Mo, Ni-Mo-Cd DSA® (RuO2 – TiO2) Acero inoxidable Ni, Ni-Co, Ni-Raney Ni-Raney: aleación de Ni tratada con NaOH, disuelve la > co-metal. Queda estructura porosa, > área, > actividad catalítica. Ni-Zn, Ni-Al, Ni-Co-Zn. Perovskitas (ABxC(1-x)O3): CoLa0.5CSr0.5O3 , LaCoxNi(1-x)O3 Carbón / Pt disperso Espinelas (AB2O4): NiCo2O4 , , Co2O4 22/09/2018

11 Electrodos escala laboratorio Recubrimientos ZnNi baño ácido
22/09/2018

12 Electrodos escala banco Recubrimiento ZnNi baño alcalino
22/09/2018

13 Electrodo para producción de H2
Bajo sobrepotencial. Buena actividad catalítica para la reacción. Alta superficie activa. Estabilidad mecánica, química, electroquímica. Resistencia a la corrosión. Durabilidad, respuesta constante en el tiempo. Bajo costo. 22/09/2018

14 Hidrógeno: Logros Se identificó una demanda y un problema a resolver.
Se formuló el proyecto de desarrollo de electrodos para la producción electrolítica de H2. Comenzó en el INTI el desarrollo y evaluación de electrodos. El ITBA comenzó a probarlos. 22/09/2018

15 Celdas de combustible Dispositivos que convierten la energía de una reacción química en energía eléctrica en forma de corriente continua. Placas difusoras Entrada de combustible Entrada O2 membrana catalizador Aire Placa difusora de gases Conjunto membrana / electrodos Reacciones químicas: H2 => 2 H+ + 2e- ½O2 + H2O + 2e- => 2OH- H2 22/09/2018

16 Membranas poliméricas conductoras PEM: Síntesis y Preparación
POLISULFONA Polibenzoimidazoles: 22/09/2018 22/09/2018

17 Membranas poliméricas conductoras - PEM Caracterización
Medición de Propiedades Resistencia mecánica Sorción de agua / ácido / álcali Conductividad iónica Permeabilidad 22/09/2018

18 Síntesis de la Propuesta
El INTI se propone contribuir al desarrollo de materiales más eficientes para: Generadores de hidrógeno Celdas de combustible Y promover la utilización de estas tecnologías. 22/09/2018

19 Gracias por su atención.
22/09/2018