Estudio de una celda de electrólisis sedimentaria ces para producción de h2 con fuente renovable

Abstract

El hidrógeno verde se ha consolidado como una alternativa energética prometedora para la transición hacia sistemas más sostenibles debido a su elevada densidad energética y a la ausencia de emisiones contaminantes durante su utilización. Entre las tecnologías disponibles para su producción, la electrólisis del agua alimentada con energías renovables representa una de las opciones más viables; sin embargo, la eficiencia del proceso depende de factores como el tipo de electrolito, los materiales de los electrodos y los sistemas de separación empleados en la celda electroquímica. La presente investigación tiene como objetivo producir hidrógeno en una celda de electrólisis sedimentaria (CES) alimentada mediante una fuente fotovoltaica y una fuente de poder convencional, utilizando agua sintética marina (ASM) y NaCl como electrolitos, con el propósito de evaluar el efecto de la variación de la corriente sobre el desempeño del electrodo anódico y la calidad del hidrógeno generado. Asimismo, se analizará la influencia del espesor del sedimento marino utilizado como alternativa a las membranas de intercambio iónico convencionales. Para ello, se estudiarán las modificaciones estructurales, morfológicas y electroquímicas de los materiales mediante Difracción de Rayos X (DRX), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Voltametría Cíclica. Los resultados permitirán determinar la viabilidad del uso de sedimentos marinos como material separador en sistemas de electrólisis, así como el impacto de las condiciones de operación sobre la producción de hidrógeno. Con ello, se busca generar conocimiento científico y tecnológico que contribuya al aprovechamiento sostenible de recursos naturales locales y fortalezca la investigación en energías renovables y combustibles limpios. Green hydrogen has established itself as a promising energy alternative for the transition to more sustainable systems due to its high energy density and the absence of polluting emissions during its use. Among the technologies available for its production, water electrolysis powered by renewable energy represents one of the most viable options; however, the efficiency of the process depends on factors such as the type of electrolyte, the electrode materials, and the separation systems used in the electrochemical cell. The objective of this research is to produce hydrogen in a sedimentary electrolysis cell (SEC) powered by a photovoltaic source and a conventional power source, using synthetic seawater (SSW) and NaCl as electrolytes, with the aim of evaluating the effect of current variation on the performance of the anode electrode and the quality of the hydrogen generated. Likewise, the influence of the thickness of the marine sediment used as an alternative to conventional ion-exchange membranes will be analyzed. To this end, the structural, morphological, and electrochemical modifications of the materials will be studied using X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Cyclic Voltammetry. The results will determine the feasibility of using marine sediments as a separator material in electrolysis systems, as well as the impact of operating conditions on hydrogen production. The aim is to generate scientific and technological knowledge that contributes to the sustainable use of local natural resources and strengthens research in renewable energy and clean fuels.