Sistema generador de calor Implementando hidrógeno como vector energético

Abstract

En este proyecto se desarrolló un dispositivo piloto de generación y combustión de hidrógeno para la cocción de alimentos, donde se analizó el equilibrio entre la eficiencia y el costo del sistema. El dispositivo fue diseñado para el uso del hidrógeno como vector energético a partir de su producción por medio de un sistema solar fotovoltaico. El funcionamiento del dispositivo consta principalmente de una fuente de energía, como un sistema fotovoltaico, el cual produce la electricidad necesaria para alimentar a un electrolizador alcalino bipolar de 1 a 1.9 kW, integrado por 85 electrodos de acero inoxidable, el cual genera el hidrógeno necesario para combustionar en el sistema de cocción. El dispositivo cuenta con un sistema de seguridad y monitoreo, para la protección del usuario. La evaluación del prototipo consto de dos etapas principales. En la primer fase se obtuvieron los parámetros de funcionamiento del electrolizador, siendo los siguientes: en una concentración de hidróxido de potasio de 0.045 M, se obtuvo una producción de hidrógeno 3.1 a 5.4 L/min, siendo la eficiencia térmica de 60 a 77%, y como promedio de 70.1%, por otro lado se tiene la eficiencia farádica, que va desde 48.9 % a los 60 electrodos hasta 76% a las 80 placas y un tiempo de operación de 58 a 395 minutos. En la evaluación del sistema de cocción se obtuvo principalmente la eficiencia térmica 61.5 %, superior por 33% a la parrilla eléctrica seleccionada con una eficiencia de 28%. Al igual se tuvo una reducción de tiempo de calentamiento de 20 %, necesitando la estufa de hidrógeno 19 minutos para elevar la temperatura del agua de 25 °C a 97°C. Por último se determinó la máxima temperatura alcanzada por la flama de hidrógeno, siendo de 344°C. Con la evaluación de los sistemas por separado del dispositivo, se obtuvo una eficiencia total del prototipo desarrollado de 42.77%.