Modelamiento y simulación de la producción de hidrógeno en un electrolizador a partir de vapor sobrecalentado de agua

Abstract

Resumen .- La investigación presenta un modelo eléctrico equivalente de una celda electrolítica simple, utilizada para la producción de hidrógeno a partir de vapor sobrecalentado de agua, con la finalidad de brindar una base teórica que pueda ser aplicada al momento de elegir o diseñar equipos para sistemas de electrólisis de este tipo. Para ello se realiza el estudio de los componentes que conforman el electrolizador, las leyes y ecuaciones que rigen el comportamiento del sistema, las variables que inciden en la producción de hidrógeno así como la espectroscopia de impedancia electroquímica, esta última útil para interpretar de forma matemática los fenómenos que se presentan en el proceso de electrólisis. La implementación y simulación del modelo análogo por circuito eléctrico equivalente (EEC) de la celda electrolítica, utilizando las características de un electrolito de YSZ, un ánodo de LSM y un cátodo de Ni-YSZ, permitió concluir que se pueden obtener resultados eficientes en la producción de hidrógeno a mayor área transversal del electrolito y menor separación entre los electrodos, al trabajar con una señal de excitación de pulsos a frecuencia de resonancia y a temperaturas de vapor sobrecalentado altas. Abstract.- The research presents an electrical model equivalent of a simple electrolytic cell, used for the production of hydrogen from overheated water steam, in order to provide a theoretical basis that can be applied when choosing or designing equipment for electrolysis systems of this type. To do that, will be carried out the component study of electrolyzer, laws and equations governing the behavior of the system; the variables that affect the production of hydrogen as well as the electrochemical impedance spectroscopy, this last one useful for mathematically interpret the phenomena that occur in the process of electrolysis. The implementation and simulation of the analog model, of the equivalent electric circuit (EEC) of the electrolytic cell, using the characteristics of a YSZ electrolyte, LSM anode and a Ni-YSZ cathode, allowed to conclude that optimal results in the hydrogen production can be obtained to greater area of the electrolyte and smaller spacing between electrodes, working with an excitation signal of pulses at resonance frequency and a high overheated water steam temperatures.